Фокус стекинг или как увеличить глубину резкости

Однажды попытавшись сфотографировать предмет с небольшого расстояния, начинающий фотограф сталкивается с «непреодолимой» проблемой. Глубина резкости слишком мала, чтобы детально отразить все особенности объекта съемки. Ирония в том, что ГРИП, уменьшение которой, фотолюбитель считал достижением, вдруг оказалась помехой. Порывшись в «интернетах», он узнает новый термин: фокус стекинг (focus stacking)… Об этой технологии я коротко расскажу.

Фокус стекинг заключается в создании серии кадров, отличающихся только выбранной точкой фокусировки. Последующая обработка исходных кадров позволяет получить изображение с достаточной ГРИП. Напомню, ГРИП — глубина резко изображенного пространства. ГРИП зависит от реального фокусного расстояния объектива, расстояния от камеры до объекта и установленного значения диафрагмы.

Что требуется знать о применении технологии «фокус стекинг»? Камера должна быть неподвижна на протяжении съемки всех кадров серии. Снимаемые объекты, тоже, не должны перемещаться. В процессе съемки изменяется только точка фокусировки. Эти ограничения определяют область применения технологии: предметная и макросъемка, еще пейзажи. В архитектурной и интерьерной съемки, такая технология, как правило, не требуется, но всякое бывает…

Важное замечание. Современные камеры имеют программу «брекетинг фокуса», которая позволяет установить количество кадров и величину смещения точки фокусировки. Камера самостоятельно снимает серию, корректируя смещение точки фокусировки для каждого кадра. Кроме того, она устанавливает величину смещения в зависимости от значения диафрагмы.

Фокус стекинг ─ технология съемки

Безусловно, автоматические программы облегчают жизнь, но я уверен, что нужно представлять себе, как это работает. Разберемся, что представляет собой фокус стекинг и как его правильно использовать.

Я подготовил пример для съемки которого потребуется фокус стекинг. Объект съемки ─ кольцо диаметром, примерно, 20 мм. Я воспользуюсь макрообъективом с фокусным расстоянием 150 мм. Так сделано, чтобы получить значительный масштаб изображения. Масштаб, в итоге, составил приблизительно 1:2. Верхний снимок, как вы поняли, результат применения фокус стекинга. Кольцо целиком находится в зоне ГРИП, отчетливо изображен передний план и надпись на заднем плане. Задача, получить полностью резкое изображение в крупном масштабе, с отображением всех особенностей объекта, решена.

Нужно сказать, что для съемки было установлено значение диафрагмы f/14.0. Такое значение уже предполагает появление эффекта дифракции для матрицы такого размера и разрешения (FF, 2о мП). Значит закрыть диафрагму еще больше для увеличения ГРИП не получится. Подробней об этом явлении можно узнать по запросу «Дифракционное ограничение диафрагмы«.

Фокус стекинг, съемка исходных кадров

Посмотрим «как все начиналось». Первый кадр (Фиг.I) снят с фокусировкой на передней грани кольца. Если оценить величину ГРИП в горизонтальной проекции, то ее величина составляет не больше 2 мм. Нетрудно посчитать сколько всего кадров потребуется. А потребуется 10-12 кадров.

Как подобрать точки фокусировки для последующих кадров? Границы ГРИП в практической фотографии определяются достаточно приблизительно. Существуют формулы, позволяющие аналитически определять ГРИП, но это неудобно и отнимает много времени. Поэтому фотографы доверяют своему опыту.  Во избежание ошибок, точки фокусировки подбирают таким образом, чтобы границы ГРИП смежных кадров пересекались. Значительное пересечение увеличит требуемое количество кадров, недостаточное ─ заставит фотографа все переснять еще раз.

Разница между смежными кадрами невелика, поэтому, для простоты, рассмотрим первый и последний кадры.

Сразу бросается в глаза отличия в размерах объекта… Размер кольца в последнем кадре стал заметно меньше.

Изменение масштаба изображения при смене точек фокусировки, связано с конструкцией длиннофокусного макрообъектива. При фокусировке на минимальных дистанциях, линзовый блок перемещается довольно значительно, при этом изменяется масштаб. Теперь, когда серия кадров готова, пора перейти к обработке, результатом которой должно стать изображение с увеличенной глубиной резкости.

Важное замечание, я настоятельно рекомендую не использовать автофокус вашей камеры, особенно, если речь идет о «зеркалке». В первую очередь это касается предметной съемки, где глубина резкости очень мала. Я, обычно, устанавливаю фокус с помощью экрана, используя «live view».

Получение результирующего изображения

Для получение результирующего изображения, нужно объединить кадры, полученные по технологии «фокус стекинг». Для этого можно использовать ПО производителя вашей камеры, если камера имеет программу «focus bracketing», если нет ─ есть несколько вариантов, не связанных с конструкцией камеры.

Фокус стекинг, первый вариант

Специализированные программы, такие как Helicon Focus. Подобные программы, в большинстве случаев, дают приличный результат. Но, когда программа не справляется с задачей, сделать, практически, ничего нельзя. В таких случаях имеет смысл обратится к Photoshop. Его алгоритм работает не так элегантно и часто дает сбои, но всегда есть возможность вмешаться в полученный результат и исправить ошибки.

Второй вариант

Photoshop собирает результирующий файл в два этапа. Первый этап ─ сборка проекта, в котором исходные файлы представляются в виде слоев. Это делается с помощью команды, доступной в меню File/Automate/Photomerge… Кстати, эта команда предварительно выравнивает слои, в том числе, устраняя несоответствие размеров. Затем используется команда меню Edit/Auto-Align Layers…, которая, так же выравнивает слои. Использование этой команды обязательно не во всех случаях. Завершает обработку команда Edit/Auto-Blend Layers… После обработки каждый слой получает маску, которая определяет его видимость в общем изображении. Выглядит это, как на изображении слева.

Обнаружив артефакты в результирующем изображении, можно довольно легко устранить их, редактируя маски соответствующих слоев. Но это возможно только, если съемка не содержала грубых технических ошибок. Поэтому рекомендую, проверять визуально расположение зон резкости в исходных файлах.