Глубина резкости и управление фокусом
Введение
Определение глубины резкости
Глубина резкости (Depth of Field, DOF) — это диапазон расстояний от ближайшей до дальней точки, в пределах которого объекты на снимке остаются «достаточно резкими» для восприятия глазом. В русском языке Глубина Резко Изображаемого Пространства обозначается аббревиатурой ГРИП. При этом камера фактически фокусируется лишь на одной плоскости, а переход от чёткого изображения к размытому происходит постепенно, создавая зону «приемлемой резкости».
На размер этой зоны влияют не только настройки диафрагмы, но и условия просмотра изображения: во сколько раз будет увеличен кадр и каково разрешение экрана или печати. Кроме того, восприятие резкости зависит от остроты зрения человека и устройства вывода — будь то экран или лист бумаги.
Значение и исторический контекст
Управление глубиной резкости играет ключевую роль в построении кадра: техничная работа с DOF позволяет изолировать объект съёмки на фоне размытых деталей или, наоборот, сделать резким всё пространство сцены.
Появление понятий «circle of confusion» и «приемлемая резкость» связано с развитием объективов в XIX веке, когда инженеры искали способы подавить аберрации и точно рассчитывать зону резкости. В XX веке, с ростом количества форматов фотоплёнки и последующим переходом на цифровые сенсоры, концепция ГРИП получила ещё большее распространение и детализацию в учебной литературе и статьях профессиональных фотографов.
Фокусировка
Фокальная плоскость и точка фокуса
Фокальная плоскость — это та виртуальная плоскость в пространстве, на которую объектив проецирует наиболее резкое изображение объекта. Когда вы наводите камеру на объект, объектив перемещает эту плоскость таким образом, чтобы проецируемый свет от выбранной точки на объекте сходился именно на матрицу или плёнку камеры.
Каждая точка объекта даёт на матрице не идеальную точку, а маленький кружок интенсивности. Но если фокальная плоскость совпадает с выбранной точкой на объекте, этот кружок становится минимальным — именно эту плоскость мы называем «точкой фокуса».
Зона вокруг этой плоскости, в которой кружки нерезкости всё ещё малы настолько, что выглядят резкими человеческому глазу, образует глубину резкости. При этом реальная оптическая фокусировка всегда происходит строго на одной плоскости, а вся «глубина резкости» — это своего рода зрительный эффект, основанный на размере кружка нерезкости.
Правильное понимание фокальной плоскости необходимо для точного управления резкостью кадра: чем точнее вы наводите объектив на нужную плоскость, тем чище и резче будет ключевой объект съёмки.
Обратите внимание где проходит фокальная плоскость и как выглядит зона резкости на этом снимке. Смазанные контуры автомобилей говорят о довольно длинной выдержке.
Круг нерезкости (Circle of Confusion)
Круг нерезкости (Circle of Confusion, CoC) — это наибольший допустимый диаметр «маленького блюра», при котором наши глаза или камера продолжают воспринимать точку как резкую. Всё, что выходит за пределы этого диаметра, начинает казаться размытым.
Размер допустимого CoC зависит от нескольких факторов:
Разрешение сенсора или плёнки: чем выше плотность пикселей, тем меньший кружок будет казаться резким.
Увеличение при просмотре: при большом увеличении даже мелкий кружок нерезкости может стать заметным и испортить впечатление от чёткости.
Расстояние до зрителя: чем дальше вы держите снимок, тем более «приемлемым» считается больший кружок нерезкости.
При расчётах глубины резкости используют формулу, связывающую диаметр кружка нерезкости 𝑐 с диафрагмой 𝑁 N, фокусным расстоянием 𝑓 и расстоянием до объекта 𝑢:
$$ \mathrm{DOF} \approx \frac{2\,u^{2}\,N\,c}{f^{2}} $$Благодаря этой зависимости можно предсказывать, при каких настройках диафрагмы и расстоянии до объекта ваш кадр сохранит нужную степень резкости.
В современных камерах и мобильных приложениях часто встраивают калькуляторы CoC, которые автоматически подбирают оптимальные параметры съёмки под заданный размер сенсора и требуемый формат вывода изображения.
Рассмотрим приведенную схему:
объект, находящийся в фокальной плоскости: каждая точка проецируется в точку на матрице, что показывают лучи голубого цвета
объекты, находящиеся вне фокальной плоскости: точка такого объекта на матрицу проецируется в виде “диска”, при этом, чем дальше объект располагается от фокальной плоскости, тем большего диаметра “диск” проецируется на матрицу… сравните оранжевые и сиреневые лучи. Эти диски не что иное, как “круги нерезкости”, о которых шла речь вначале раздела.
Практически мы знаем, что чем дальше находится объект от фокальной плоскости, тем больше он размыт.
Параметры, влияющие на глубину резкости
Рассмотрим четыре ключевых параметра, влияющих на глубину резкости (ГРИП), — диафрагма (f-число), фокусное расстояние, расстояние до объекта и размер сенсора, если кроп-фактор не равен 1.
Диафрагма и число f
Диафрагма — это отверстие, регулирующее поток света, проходящего через объектив, и определяющее f-число (отношение фокусного расстояния к диаметру отверстия).
При меньшем f-числе отверстие шире, поток света проходящий через отверстие диафрагмы больше, и ГРИП резко сужается — задний и передний планы становятся размытыми, а главный объект отчётливо выделяется на фоне нерезкости.
При большем f-числе отверстие уже, поток света меньше, и ГРИП расширяется — резкость охватывает гораздо большую глубину пространства от переднего плана до фона, что бывет очень важно.
Изменение f-числа влияет не только на характер изображения, но и на экспозицию кадра в целом, поэтому при изменении диафрагмы часто приходится корректировать выдержку и/или ISO.
Фокусное расстояние
Фокусное расстояние объектива измеряется в миллиметрах и определяет угол обзора: чем оно больше (длиннофокусный объектив), тем уже поле зрения и тем более «сжатой» кажется перспектива.
При прочих равных условиях (одинаковая диафрагма и расстояние до объекта) увеличение фокусного расстояния приводит к уменьшению ГРИП — длиннофокусные объективы дают более мягкий фон.
Однако если изменять фокусное расстояние и одновременно менять положение фотографа, сохраняя размер объекта в кадре, то при коротких фокусных расстояниях (широкоугольники) ГРИП окажется больше, а при длинных ─ меньше.
Практическая рекомендация: для портретов с плоским фоном используйте телеобъективы (85–135 мм), а для глубоких сцен — широкоугольные (16–35 мм).
Помните, что широкоугольные объективы, могут довольно сильно исказить пропорции при съемке крупным планом!
Расстояние до объекта
ГРИП обратно пропорциональна квадрату расстояния до объекта: чем ближе вы подходите к объекту съёмки, тем уже становится зона резкости.
При съёмке макро и портретов с близкой дистанции (менее 1 м) даже небольшие сдвиги камеры дадут заметное смещение фокальной плоскости и размытие.
Для увеличения ГРИП на малых дистанциях можно отойти чуть дальше или использовать более закрытую диафрагму; обратный приём (приближение) создаёт эффект «сжатия» перспективы и более глубокого размытия фона.
Комбинируя управление дистанцией и f-числом, фотограф получает тонкий контроль над тем, какой элемент кадра останется в фокусе.
Размер сенсора и кроп-фактор
Что нужно понимать о кроп-факторе?
Если вы сделаете снимок с помощью камеры, имеющей полнокадровую матрицу, а затем, в графическом редакторе, выделите в полученном изображении прямоугольник, у которого пропорции сторон и длина диагонали соответствуют размерам матрицы с кропом, скажем: K=1.5, то получите тот же снимок, который мог быть сделан камерой с кроп-фактором равным 1.5 ─ смотрите на изображение выше!
То же самое можно описать иначе: представьте себе круг изображения, который формирует объектив, спроектированный для матрицы размерами 36х24 мм, но по какой-то причине в фокальной плоскости этого объектива установили матрицу меньшего размера, скажем 25.1х16.7 мм (это как раз размер матрицы с кропом 1.5), такая матрица зафиксирует только центральную часть изображения ─ смотрите на изображение выше!
Важное следствие заключается в том, что использование полнокадровых объективов вместе с матрицами меньшего размера, приводит к потере значительной части периферийной области кадра… Только вам судить, стоит ли тратить деньги на качественную оптику при таком использовании!
Теперь обсудим обратную задачу: сделаем два аналогичных по компоновке снимка, пропорционально сократив для камеры с кроп-фактором расстояние до объекта съемки.
Мы убедимся, что размер сенсора напрямую влияет на восприятие ГРИП при одинаковых фокусном расстоянии и диафрагме: более крупная матрица делает фоновое размытие глубже, чем кроп-сенсор того же разрешения.
Так происходит потому, на ГРИП оказывает влияние реальное фокусное расстояние объектива, а не эквивалентное. Напомню, что эквивалентным фокусным расстоянием ─ ЭФР, называется произведение величины фокусного и числа, определяемого кроп-фактором:
Кроп-фактор показывает, насколько меньше становится становится угол зрения объектива: например, при кропе 1,5× 50 мм объектив ведёт себя как 75 мм на полном кадре.
Малый сенсор требует более короткого реального фокусного расстояния для того же кадрирования, а это, при прочих равных, даёт большую ГРИП.
Для равного угла обзора и одинакового ГРИП на кроп и полном кадре нужно корректировать либо диафрагму (умножать f-число на кроп-фактор), либо дистанцию до объекта.
Управление глубиной резкости на практике
Выбор диафрагмы
Диафрагма прямо регулирует ГРИП: широкие отверстия (низкие f-числа) создают узкую зону резкости и, возможно, красивое размытие фона, а узкие (высокие f-числа) — наоборот, расширяют ГРИП для чёткого охвата всей сцены.
Портреты: значения f/1.4–f/2.8 позволяют изолировать модель, создавая мягкое «боке» на фоне.
Групповые кадры и улица: f/4–f/8 обеспечивает достаточную резкость нескольких людей или сюжетов на разных дистанциях.
Пейзажи и архитектура: f/16–f/22 используются для максимальной глубины резкости, когда важно сохранить резкость от переднего плана до горизонта.
Учтите, что при закрытии диафрагмы до высоких значений, возрастает риск дифракции, это явление называют дифракционное ограничение диафрагмы. Пороговое значение дифрагмы тем ниже, чем больше разрешение матрицы и чем меньше размер ее пикселя. Опытным путем найдите «золотую середину» для вашей камеры.
Регулирование расстояния до объекта
Физическое приближение к объекту сужает ГРИП, а удаление — расширяет.
Если фон слишком резкий, сделайте шаг назад — ГРИП увеличится, и больше объектов окажутся в зоне «приемлемой резкости».
Для макро- и портретной съёмки на близкой дистанции (менее 1 м) даже изменения в несколько сантиметров сильно смещают фокальную плоскость и изменяют границы ГРИП, поэтому используйте штатив с регулировкой вперед-назад или фокус-стёппинг.
Комбинируйте дистанцию и f-число: например, двигаясь ближе и раскрывая диафрагму, вы получите узкую ГРИП с подчёркнутым фокусом, а отходя и прикрывая отверстие — расширите границы ГРИП.
Использование разных объективов
Фокусное расстояние и кроп-фактор влияют на ГРИП при одинаковых настройках диафрагмы и дистанции.
Широкоугольники (16–35 мм): дают большую относительную глубину резкости, идеально подходят для пейзажей и архитектуры, где нужна резкость «от края до края».
Телеобъективы (85–200 мм): уменьшают ГРИП, позволяя получить сильное размытие фона в портретах, тем самым выделив объект съёмки.
При сохранении одинакового кадрирования (размер объекта в кадре) телевик всегда даст более «сжатую» перспективу, а широкоугольник — более глубокий «фронт-то-бек».
Применяя эти приёмы — выбор диафрагмы, регулирование расстояния до объекта и подбор объектива — вы получите полный контроль над глубиной резкости и сможете грамотно выстраивать композицию кадра.
Режимы фокусировки и продвинутые техники
Автофокус vs ручная фокусировка
Современные автофокусные системы (AF) умеют быстро захватывать объект, следить за лицами и глазами, а также адаптироваться к низкой освещённости и сложным сценам — всё это экономит время и повышает количество удачных снимков. Однако у автофокуса есть ограничения: в условиях слабого контраста или через стекло он может «рыскать», а при съёмке через ветки/решётки промахнуться мимо важного объекта.
Ручная фокусировка (MF) даёт полный контроль над точкой фокуса и позволяет работать с нестандартными оптическими схемами (например, ручными объективами или адаптерами), но требует навыка и времени на настройку.
Когда переключаться на ручную фокусировку:
Макро- и пейзажная съёмка, где требуется стопроцентная точность фокуса;
Низкий контраст или нестабильное освещение, когда AF «плавает»;
Работа с объективами без AF-мотора.
Фокусировка по задней кнопке (Back-button focus)
Back-button focus разделяет спуск затвора и запуск автофокуса: фокусировка идёт по отдельной кнопке (AF-On), а нажатие спуска лишь запускает затвор. Это даёт два ключевых преимущества:
Стабильность при серийной съёмке — фокус не «скачет» между кадрами, пока вы держите нажатой AF-On.
Гибкость управления — можно повторно кадрировать без перефокусировки или вручную наводиться на сложные объекты, не мешая спуску затвора.
Стекинг фокуса (Focus stacking)
Focus stacking объединяет серию кадров с разными точками фокусировки в одно изображение с максимально большой глубиной резкости.
Шаг 1: установите камеру на штатив и выберите интервал фокусировки (обычно 3–15 кадров).
Шаг 2: снимайте автоматически (с встроенной функцией брекетинга фокуса) или вручную смещайте фокус между кадрами.
Шаг 3: в ПО (Helicon Focus, Photoshop, Combine ZP) объедините слои и удалите артефакты.
Эта техника незаменима в макро- и пейзажной съёмке, где одна кадрированная точка фокуса не может охватить всю сцену.
Ниже пример фотографии ювелирных украшений, сделанной с использованием технологии Focus stacking
На этом сайте есть статья на эту тему.
Гиперфокальное фокусирование
Гиперфокальная дистанция — это точка фокуса, при которой всё от половины дистанции фокусировки до бесконечности будет «приемлемо резким».
Формула для расчёта гиперфокала H:
\[ H = \frac{f^2}{N\,c} + f, \]где f — фокусное расстояние, N — диафрагма, 𝑐 — допустимый диаметр CoC.
Практика: сфокусируйтесь вручную или с AF-On на объекте, находящемся на рассчитанном гиперфокальном расстоянии (обычно чуть дальше, чем H), и зафиксируйте фокус.
В результате ГРИП будет простираться от половины расстояния фокусировки до бесконечности, что идеально для пейзажей и архитектуры.
Ниже не совсем типичный пример: композиция из трех пляжных зонтиков, но она хорошо демонстрирует использование гиперфокальной фокусировки.
Точка фокусировки была установлена на фигуре девушки-спасателе под дальним зонтиком, приемлемая резкость наблюдается на следующем зонтике, расположенном ближе к камере… это примерно половина расстояния от камеры до точки фокусировки. Начиная от этого зонта до линии горизонта изображение приемлемо резкое!
Эффективное использование инструментов фокусировки
Применяя эти режимы и техники — от грамотного выбора между AF и MF до использования Back-button focus, стекинга и гиперфокального фокусирования — вы сможете уверенно управлять глубиной резкости и добиваться результатов в любых жанрах фотографии.
Позже, в отдельной статье, мы поговорим о режимах работы автофокуса в современных камерах.
Примеры применения и разбор ситуаций
Портретная фотография: малая ГРИП и эффект боке
В портретной съёмке малая глубина резкости помогает выделить модель на фоне, создавая мягкое размытие (боке), которое придаёт изображению глубину и художественность. Для достижения этого эффекта используйте светосильные объективы (например, 50 мм f/1.8 или 85 мм f/1.4) и открытые диафрагмы. Это позволяет сосредоточить внимание на глазах модели, делая фон мягким и ненавязчивым.
Используя малую ГРИП, нужно руководствоваться чувством меры и вкуса, далеко не всегда малая глубина резкости делает портрет привлекательным, иногда все выглядит плохо.
Боке ─ слово, которое не сходит с языка начинающих фотографов… Дело в том, что боке это только “рисунок нерезкости”, чтобы он выглядел привлекательно, требуется пересечение двух факторов:
умение правильно использовать технику, а этому нужно учиться
качественный объектив, конструкция которого делает размытие эстетичным.
Эта фотография сделана с помощью полнокадровой камеры и довольно дорогого портретного объектива с фокусным расстоянием 85мм и светосилой f/1.2. Как выглядит нерезкость на ваш вкус? Фотография ниже снята той же камерой, но с зум-объективом, имеющим диапазон ФР 70-200мм и светосилу f/2.8.
Для съемки использованы качественные профессиональные объективы, относящиеся к разным классам: в первом случае ─ светосильный “портретник”, во-втором ─ репортажный зум.
Как вам кажется, насколько сильно отличается “рисунок нерезкости” ─ “боке” в этих снимках? Ответ можно написать в комментариях под статьей на канале “Фоторазговоры” .
Пейзажная фотография: гиперфокальная фокусировка и малая диафрагма
В пейзажной фотографии важно обеспечить резкость от переднего плана до горизонта. Для этого используется гиперфокальная фокусировка: фокусируйтесь на точке, при которой глубина резкости простирается от половины этого расстояния до бесконечности. Использование малых диафрагм (например, f/11 или f/16) и широкоугольных объективов помогает достичь максимальной детализации на всём изображении.
Снимок сделан с использованием фокусного расстояния 50мм, при диафрагме f/7.1, тем не менее, в зоне резкости оказались все объекты от переднего плана до фона.
Макрофотография: сверхмалая ГРИП и стекинг фокуса
В макрофотографии глубина резкости становится крайне малой, что затрудняет получение резкости на всю глубину кадра. Для решения этой проблемы применяется техника стекинга фокуса: делается серия снимков с разной точкой фокусировки, которые затем объединяются в одно изображение с помощью программного обеспечения. Выше уже упоминалась статья на этом сайте
.
Это изображение собрано из девяти снимков по технологии Focus stacking.
Автоматические системы фокусировки
Современные камеры оснащены продвинутыми системами автофокусировки, включая:
Фазовую и контрастную детекцию: обеспечивают быструю и точную фокусировку в различных условиях освещения.
Трекинг лиц и глаз: технологии, такие как Eye Control AF от Canon, позволяют камере отслеживать и фокусироваться на глазах объекта съёмки, обеспечивая максимальную резкость в портретной фотографии.
Эти технологии значительно упрощают процесс съёмки и повышают качество получаемых изображений.
Здесь я вставлю свое замечание, которое не обрадует маркетологов и ценителей новейших “фишек”: мой собственный опыт говорит, что наличие быстрого и точного автофокуса, который появился больше пятнадцати лет назад, вполне достаточно для профессиональной работы.
С тех пор появилось множество улучшений, которые тоже сыграли роль, но революционных перемен не принесли.
Что же касается множества всяких надстроек типа детекции глаз, улыбок и так далее, включая отслеживания направления взгляда фотографа… не знаю, мне они не показались нужными и удобными. Возможно маркетологи недостаточно постарались, чтобы убедить меня в обратном.
Заключение
Глубина резкости (ГРИП) определяется четырьмя основными факторами: диафрагмой (f-числом), фокусным расстоянием объектива, расстоянием до объекта и… размером сенсора камеры, если вы ориентируетесь не на реальное фокусное расстояние, а на эквивалентное.
Изменение диафрагмы — самый быстрый способ сужения или расширения ГРИП: широкие отверстия (f/1.4–f/2.8) создают «боке», узкие (f/11–f/22) — глубокую резкость.
Длиннофокусные объективы уменьшают ГРИП при прочих равных, а широкоугольники расширяют его. Приближение к объекту резко сужает зону «приемлемой резкости», тогда как удаление её расширяет.
Наконец, камеры с полнокадровыми сенсорами обеспечивают малый ГРИП по сравнению с кроп-матрицами при идентичных настройках, опять же, если вы ориентируетесь не на реальное фокусное расстояние, а на эквивалентное.
Если вы хотите выразить свое мнение по теме данной статьи, то можете оставить комментарий под ней в сообществе “Фоторазговоры” .