Фокусировка и глубина резкости

Когда вы смотрите на предметы окружающие вас: на книгу в руке, на кресло, стоящее напротив, в противоположную стену, то все они кажутся вам четкими. Это обусловлено механизмом работы
вашего глаза. Каждый раз, когда вы посмотрите на какой-то объект, происходит перефокусирование
вашего глаза в соответствии с расстоянием до этого объекта. Однако когда вы фотографируете, то -с кость предметов, которые видны в видоискатель вашего фотоаппарата может отличаться от резкости предметов, полученных на цифровом фотоснимке. Причины такого несоответствия можно понять, изучив такие настройки, как фокусировка и глубина резкости.

Фокусировка

Фокусировка — один из основных факторов, влияющих на резкость фотоснимков. Это настройка объектива на точное расстояние до объекта, при котором изображение объекта кажется наиболее четким или резким. Вы сможете достаточно сильно влиять на качество конечного изображения, если поймете, как соотносится фокусирование с общей резкостью снимаемой сцены.

Настраивая объектив, учитывайте расстояние до объекта.

Правильно сфокусированные линзы обеспечат наибольшую резкоcmь изображения объекта который вас интересует.
При этом объект должен находиться в фокусе камеры. Здесь очень важно рассчитывать расстояние до объекта.

Представьте себе часть фотографируемой сцены в виде стеклянной панели прямоугольной формы, поверхность которой расположена параллельно ПЗС-матрице вашего фотоаппарата. Тогда именно те объекты, которые как бы пересекают эту панель, на результирующем снимке получатся наиболее резкими. Говорят, что они находятся в фокусе камеры. Таким образом, все точки снимаемых объектов находятся на одинаковом расстоянии от объектива. Но если вы изменяете фокусировку фотокамеры, то тем самым как бы приближаете к фотоаппарату или отдаляете от него воображаемую стеклянную панель. Следовательно, объекты находящиеся на различном расстоянии от вас, будут попадать в фокус вашей фотокамеры, либо выпадать из него.

Глубина резкости

Любую фигуру или группу точек,занимающих в поперечнике не более 0,1 мм, с расстояния 25—30 см глаз воспринимает как одну точку. С учетом этого устанавливают допустимые нерезкости фотографического изображения. При съемке разноудаленных объектов наиболее резким изображается тот объект, на который произведена наводка объектива на резкость. Однако в связи с допустимой нерезкостью практически резкими получаются объекты, расположенные несколько дальше и ближе от него, т.е. в пределах границ, между
которыми расположено резко
изображаемое пространство. Вследствие этого может быть допущена некоторая неточность в наводке объектива на резкость. Допустимое смещение объектива относительно положения точной фокусировки (соответствующего наилучшей резкости изображения), при
котором изображение остается практически резким, называется глубиной резкости объектива.
В фотографической оптике различают глубины резкости в пространстве предметов и в пространстве изображений, которые являются сопряженными.
Глубина резко изображаемого пространства может быть от нескольких миллиметров до бесконечно больших расстояний, а глубина резкости объектива не превышает десятых долей миллиметра.
Резко изображаемое пространство — это фрагмент сцены, который находится в фокусе вашей фотокамеры, т.е. это то, что вы наблюдаете в центре видоискателя в тот момент, когда кнопка спуска находится в полупритопленном состоянии. Чтобы установить глубину резкости, нало перевести фотоаппарат в режим приоритета диафрагмы (aperture preferred mode) и установить малую диафрагму, если вам необходима большая глубина резкости, и, напротив, большую диафрагму для небольшой глубины резкости.

Границы глубины резкости представлены здесь в виде воображаемых плоскостей В и С, расположенных параллельно плоскости критического фокуса А. Следует учесть тот факт, что границы резко изображаемого пространства разбивают пространство перед камерой на неравные части. Как видно из рисунка, треть части пространства находящегося в границах резкости располагается перед точкой съемки, а оставшиеся две трети за ней. Это необходимо запомнить.

Впечатляющий горный ландшафт виден с поразительной ясностью от близлежащих гор до четких контуров облаков на горизонте.
Все это стало возможным благодаря минимальной диафрагме и, следовательно, максимальной глубине резкости.

Этот натюрморт выглядит просто замечательно. Остальные столики уличного кафе с сидящими за ними парами слились в калейдоскопе плавающего миража и стали великолепным фоном к основному сюжету. Это стало возможным благодаря мастерскому варьированию глубиной резкости — в данном случае она небольшая

 Настройка фокуса

Большинство современных цифровых фотоаппаратов обладает системой автофокуса, которая измеряет расстояние до объекта съемки и соответствующим образом учитывает это расстояние: изменяет фокусировку объектива и меняет мощность вспышки (рис. 98). Правда, помимо этой системы, некоторые камеры обладают и другими возможностями управления фокусом. И это правильно, поскольку у автофокуса часто возникают проблемы установки правильного фокуса для малоконтрастных объектов в условиях слабой освещенности, а также близкорасположенных, далекостоящих и быстродвижущихся объектов. В большинстве ЦФК в случае, когда не удается правильно установить фокус, подается звуковой сигнал или включается специальная индикация. В этом случае воспользуйтесь кнопкой замка фокуса (focus lock или memory lock) для фотографирования автофокусом нераспознаваемых объектов, но находящихся примерно на том же расстоянии, что и объекты перед этим распознанные ею. Сначала наведите фотоаппарат на хорошо читаемый объект и позвольте сработать системе автофокуса, затем нажмите кнопку запирания фокуса (т.е. запомните текущее состояние настроек ) и, наведя камеру на неконтрастный объект, находящийся в плоскости резко изображаемого пространства предыдущей точки съемки, плавно нажмите на кнопку спуска. Некоторые ЦФК позволяют настраивать фокус вручную.

Одна из систем автофокуса, применяемая в цифровых камерах по¬учила название фазовой. Она работает по следующему принципу. В опусе камеры находятся две разделительные линзы, которые проецируют двойное изображение объекта фотосъемки на два ряда электрических датчиков (CCD), вырабатывающих сигнал, характер которого зависит от количества попадающего на них света.
Данные сигналы подаются на вход специального микропроцессора, который сравнивает их с эталонным сигналом, находящемся памяти. В случае совпадения сигналов достигается резкий фокус. Ситуация, когда точка наводки  объектива находится ближе снимаемого объекта приводит к тому, что два сигнала оказываются ближе с другу, чем при эталонном сигнале. Когда точка наводки позади — сигналы находятся дальше друг от, друга. Каждый случай анализируется и расстояние между сигналами подвергается тщательной обработке. В соответствии с проведенными процессором расчетами фокусированные моторы в объективе уточняют фокусировку, пока эти сигналы не сравняются с эталонными.

Затирание фокуса

Кнопка запирания фокуса( focus lock или memory lock) позволяет запомнить экспозиционные характеристики для объекта съемки, тем самым вы можете сделать одинаковые кадры при разных значениях фокусного расстояния zoom-объектива или при физическом приближении к объекту. Это позволяет получить хорошее качество изображения объекта при изменяющемся фоне или расстоянии до него. Также эта функция может быть полезна при использовании в следующей ситуации. Например, вам нужно сделать замер экспозиции с близкого расстояния темного предмета на светло-освещенном фоне (или наоборот ). Вы можете приблизиться к объекту, нажать кнопку memory lock для запоминания экспозиционных данных об объектах и затем сделать снимок, вернувшись на выбранную для съемки позицию (это же легко проделать с использованием zoom-объектива).

Настройка глубины резкости

Каждый систематически занимающийся съемками фотограф знает, что глубина резко изображаемого пространства для одного и того же объектива в разных случаях съемки неодинакова и распространяется в двух направлениях от аппарата и к аппарату, протяженность резко изображаемого пространства вперед от плоскости наводки (к объективу) гораздо меньше, чем назад (от объектива), глубина резкости зависит от величины расстояния от точки фокусирования до объекта съемки, действующего отверстия объектива (диафрагмы) и фокусного расстояния объектива.
Чем больше расстояние, на которое произведена наводка объектива, тем больше и глубина резко изображаемого пространства. Она уменьшается с приближением плоскости наводки к точке съемки. Если по замыслу нам нужно изобразить резким весь объект от переднего плана до самого отдаленного, съемку следует вести с относительно далекой точки с расчетом на последующее увеличение снимка.

Каким бы ни был объектив и величина диафрагмы, но чем ближе будет располагаться камера к объекту съемки, тем меньшей будет глубина резкости. Поэтому глубина резкости от 50-мм-го объектива с диафрагмой //16 сфокусированного на 2 м, будет гораздо меньшей чем при фокусировке того же объектива на 10 м. Поэтому при работе на близком расстоянии очень важна точная фокусировка.

Благодаря тому, что фокус камеры был наведен на фигуру человека, находящегося на значительном расстоянии от камеры, глубина резкости получилась достаточно большой.

За счет того что объектом фокусировки был выбран близкорасположенный столик этого летнего ресторанчика, глубина резкости уменьшается пропорционально расстоянию объектов от фотокамеры.

Величина глубины резко изображаемого пространства находится также в непосредственной зависимости от относительного отверстия объектива, от установленной диафрагмы. Чем меньше относительное отверстие, тем больше глубина резко изображаемого пространства, и наоборот. Значит, чем больше протяженность объекта в глубину, тем большие деления диафрагмы следует использовать при съемке (если, конечно, ставится задача получения резкости по всей глубине).
Если требуется очень большая глубина резкости, которую невозможно получить с тем объективом, который полностью заполняет кадр выбранным сюжетом, можно перейти на съемку объективом с более коротким фокусным расстоянием, который обладает увеличенной глубиной резкости или, если камера обладает объективом с переменным фокусным расстоянием (zoom-объективом), выполнить операцию уменьшения фокусного расстояния (zoom in). Уменьшение величины изображения компенсируется большим увеличением при печати.
Управлять глубиной резкости можно и комбинируя вышеперечисленные настройки. Например, при съемке двумя объективами с одинаковой светосилой глубина резкости больше у объектива с меньшим фокусным расстоянием, так как в этом случае диаметр действующего отверстия у коротко- вкусного объектива меньше, чем у длиннофокусного. Если светосила разная, глубина резкости у объектива с меньшей светосилой будет больше. Значит, с увеличением фокусного расстояния и светосилы объектива глубина резкости уменьшается.
Существует и другая зависимость: чем дальше от аппарата расположены объекты съемки, тем меньше влияют на глубину резкости фокусное расстояние и диаметр действующего отверстия объектива.

При установке малых значений диафрагмы (большого диафрагменного числа) световой луч сужается до толщины иглы и даже если резкость была наведена недостаточно тщательно, свет, исходящий от объектива, будет не так сильно рассеян, как при использовании большего относительного отверстия. В результате изображение видится достаточно резко. Здесь отображен тот факт, что каким бы ни был объектив, но широко открытая диафрагма —//2.8 или //4 — покрывает только глубину объекта, а при малом открытии диафрагмы —//11 или //16 — она расширяется до бесконечности.

Еще один пейзаж, запечатленный с помощью минимальной диагфрагмы, и, значит, максимальной резкости.

При любом фиксированном значении диафрагма глубины резкости будет тем меньше, чем больше фокусное расстояние объектива. Если объект находится на одинаковом расстоянии от камер- объектив с более длинным фокусом создаст более крупное изображение, чем объектив с нормально фокусом, который, в свою очередь, даст более крупное изображение, чем широкоугольный короткофокусный объектив. Это значит, что 28-мм широкоугольник при открытии диафрагмы //16 дает резкость от 2 м до бесконечности, а объектив с фокусным расстоянием 300 мм всего несколько метров с каждой стороны точки фокуса.

Максимальная глубина резкости и гиперфокальное расстояние

Часто возникают ситуации, когда вам необходимо получить максимальную глубину резкости для того, чтобы все важные части изображения как находящиеся непосредственно перед фотокамерой, так и далеко отстоящие получились на фотографии одинаково резкими Это особенно важно при фотосъемке различных пейзажей или других сцен, в которых линия горизонта составляет неотъемлемую часть изображения.

Этот пейзаж с ясно читаемой линией горизонта является характерным для применения понятия гиперфокального расстояния, т.е. с глубиной резкости, уходящей в бесконечность.
Тогда, если объект находится на достаточно большом расстоянии от камеры, подавляющее большинство неопытных фотографов не задумываясь настраивают фокус на этот объект или на бесконечность. Понятие «бесконечность» применительно к фотографии означает расстояние от 12 м до самой дальней визуально наблюдаемой точки. Следовательно, в случае фокусирования камеры на бесконечность, все от этой точки и за ней будет сфотографировано с максимальной резкостью. Однако поскольку треть части пространства, находящегося в границах резкости, располагается перед точкой съемки, а оставшиеся две трети — за ней, то объекты в непосредственной близости от объектива получатся нечеткими, поскольку не попадают в границы глубины резкости.
Здесь правильно будет настраивать фокус не на бесконечность, а на объекты, расположенные на треть расстояния между вами и горизонтом. Тем самым вы как бы придвигаете переднюю границу резко изображаемого пространства непосредственно к объективу вашей ЦФК. Здесь мы впервые введем понятие гиперфокального пространства.

Настройка резкости фокуса

Установка объектива на гиперфокальное расстояние означает, что все объекты, расположенные на удалении от половины этого расстояния и до бесконечности, будут в фокусе. Это позволяет добиться максимальной глубины резко изображаемого пространства (при резкой «бесконечности) Именно на гиперфокальное расстояние наводятся объективы дешевых  «мыльниц», но знание и умение пользоваться им может быть полезным для серьезных фотографов с куда более мощными камерами.

Если правильно разобраться в принципах работы гиперфокального расстояния, то можно получать снимки, глубоко охватывающее, окружающее нас пространство.

Гиперфокальное расстояние зависит от фокусного расстояния объектива и выбранной диафрагмы. Например, объектив с фокусным расстоянием 28 мм при диафрагме И22 имеет гиперфокальное расстояние 1,37 м. Вы можете рассчитывать, что при установке объектива на 1,37 м глубина резко изображаемого пространства составит от 1,37:2 = 0,7 м до бесконечности. Еще пример: объектив 50 мм при 1/16 установлен на 6 м (см. таблицу), тогда глубина резкости составит от 3 м до бесконечности.
Знание гиперфокального расстояния весьма важно, например, при съемке пейзажей, когда используются zоом-объективы. Эти zоом-объективы (как, впрочем и большинство других) имеют шкалы глубины резко изображаемого пространства на оправе, которая могла бы быть использована для установки объектива на гиперфокальное расстояние.
Если объектив установлен на гиперфокальное расстояние, то, глядя в видоискатель, вы можете подумать, что необходима перефокусировка. Однако в момент экспозиции диафрагма «подпрыгнет» до нужного значения и нужная глубина резкости будет получена (естественно, это не касается камер старого образца, у которых нет «прыгающей» или «мигающей» диафрагмы, равно как и незеркальных камер).

Ниже приводится таблица гиперфокальных расстояний объективов для основных фокусных расстояний и диафрагм.

Эту таблицу можно скопировать, заламинировать и иметь всегда при себе на всякий пейзажный случай.
Подобную таблицу каждый может рассчитать и самостоятельно по формуле
ГР = F x F/С x D,
Где F — фокусное расстояние, С — кружок нерезкости (в наших расчетах 0,026 мм), а D — диафрагменное число, причем F, С и, соответственно, ГР (глубина резкости) выражены в мм.
Размер кружка нерезкости выбран для следующих условий: печать полного негатива (без кадрирования) форматом 20 х 30 см. Если рассматривать кружок нерезкости 0,25 мм с расстояния наилучшего (то есть примерно 250 мм), то, при условии 10-кратного увеличения, этот кружок будет равен С=0,025мм. Для наших расчетов мы приняли диаметр кружка равным 0,26 мм. Это объясняется тем, что лее массовой англоязычной фотографической литературе и периодической печати он принимается равным 0,001 дюйма, то есть 0,0254 мм с прогрессивным округлением.
Важно также иметь в виду, что для стандартной печати 10 х 15 см выбранный критерий является даже жестким, в то время как для увеличений 30 х 40 см требуется перерасчет с меньшим значением кружка резкости. Однако для обычных условий именно выбранное нами значение является общепринятым стандартом (для печати 30 х 40 см и больше при любой возможности лучше пользоваться средним форматом).

Не перефокусируйте объектив, если он установлен на гиперфокальное расстояние, даже зон объект выглядит в видоискателе нерезким!

Как увеличить глубину резкости

Производите фотосъемку в условиях хорошей освещенности. В этом случае диафрагму нежно уменьшить, либо в случае автоматической камеры она сама станет минимальной. Можно также выполнить операцию увеличения фокусного расстояния (zoom out — - движение объектива) для расширения угла обзора.
Эри отдалении от объекта съемки глубина резкости снимаемого пространства увеличится.
Переключите ЦФК в режим приоритета диафрагмы и установите значение диафрагменного числа равным f/11.

Как использовать замок фокуса для достижения максимальной глубины резкости

•    При съемке пейзажа наведите вашу фотокамеру так, чтобы фотографируемое пространство находилось по центру видоискателя аппарата. Сфокусируйте фотоаппарат на объект, который располагается примерно на трети расстояния между вами и горизонтом (для более точной фокусировки воспользуйтесь приведенной выше таблицей).
•    Нажмите но не до конца, а наполовину хода спусковую кнопку затвора и удерживайте ее в таком положении для фиксации текущих настроек фотокамеры.
•    Выполните перекомпоновку кадра и нажмите спусковую кнопку затвора до конца для получения результирующего изображения.