ทำไมความลึกของสนามถึงได้รับผลกระทบจากทางยาวโฟกัส?

เมื่อความยาวโฟกัสลดลงความลึกของฟิลด์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ทำไมนี้ ฉันไม่สนใจบทเรียนฟิสิกส์เท่าที่ฉันสนใจในคำอธิบายที่เรียบง่ายและเป็นธรรมชาติ

ค่อนข้างแน่ใจว่าฉันตอบก่อนหน้านี้ แต่ฉันไม่สามารถหามัน

• เมื่อความยาวโฟกัสยาวขึ้นมุมมองจึงเล็กลง
• ด้วยมุมมองที่เล็กลงทำให้ภาพที่ฉายออกมามีความใกล้เคียงกันมากขึ้น
• ด้วยการแปรผันของมุมระหว่างรังสีน้อยกว่าแสงจึงต้องเคลื่อนที่มากกว่าก่อนที่จะออกนอกโฟกัส

นี่เป็นเรื่องเล็กน้อย แต่ฉันหวังว่าจะเห็นภาพอย่างน้อยเป็นเรื่องง่าย

สำหรับการสนทนานี้รูรับแสงควรได้รับการพิจารณาเหมือนกันเนื่องจากความแปรปรวนที่เรากำลังพูดถึงคือความยาวโฟกัส

ดังนั้นเลนส์เทเลโฟโต้เพ่งความสนใจไปที่วัตถุเดียวกันจากระยะไกลขณะที่เลนส์มุมกว้างจะมีความลึกตื้นกว่าของสนามซึ่งเป็นผลมาจากการขยายที่สูงขึ้น แต่มุมมองระหว่างภาพทั้งสองนั้นแตกต่างกันอย่างมาก เลนส์เทเลโฟโต้และเลนส์มุมกว้างเพ่งความสนใจไปที่วัตถุเดียวกันกับมุมมองเดียวกันจะมีความชัดลึกเท่ากัน (มีการเปลี่ยนแปลง

ความแตกต่างที่นี่ มุมมอง ดังนั้นนี่คือระยะทางของคุณไปยังวัตถุจริงๆไม่ใช่เฉพาะความยาวโฟกัส แปรผันระยะทางเพื่อรองรับความแตกต่างของความยาวโฟกัสและความชัดลึกของสนามยังคงเท่าเดิม อะไรจะเปลี่ยนแปลงแม้ว่าจะเป็นอัตราส่วนเบื้องหน้าและพื้นหลังของมัน มุมที่กว้างขึ้นมีแนวโน้มที่จะมีพื้นหลังอยู่ในโฟกัสมากขึ้นและโฟโต้โฟโต้มักจะมีฉากหน้ามากขึ้น ผลของพฤติกรรมนี้สามารถสร้างภาพลวงตาของความลึกที่ตื้นกว่าเนื่องจากโฟโต้จะขยายพื้นหลังเบลอ นั่นเป็นเหตุผลหนึ่งที่ช่างภาพทิวทัศน์ไม่ได้กลับมาพร้อมกับโฟโต้ (หมอกควันและปัจจัยอื่น ๆ ก็อาจมีบทบาทสำคัญกว่า)

คุณสามารถทดสอบข้อมูลของฉันได้ที่เว็บไซต์ต่างๆที่มีเครื่องคิดเลข DoF เช่นDOFMasterเป็นต้น ตัวอย่างเช่น: สำหรับระยะทาง 10m (@ f / 8) จากนั้น 10 มม. DoF = Infinite และ 100 มม. DoF = 3.08m ตอนนี้ย้ายเลนส์ 100 มม. ไปที่ 100m (ไกลออกไป 10 เท่า) และ 100 มม. DoF ตอนนี้เท่ากับอนันต์ มุมมองของเลนส์ 100 มม. ตอนนี้เหมือนกับเลนส์ 10mm

โดยสรุปแล้วเลนส์มุมกว้างไม่ได้มีความชัดลึกมากกว่าเลนส์เทเลโฟโต้และทั้งคู่แสดงให้เห็น DoF เดียวกันสำหรับมุมมองเดียวกัน

คุณจะได้รับบางส่วนมีรายละเอียดมากขึ้น (และไม่คณิตศาสตร์ oriented) คำอธิบายที่เคมบริดจ์ในสีและการส่องสว่างภูมิทัศน์ ลิงค์ที่สองมีภาพตัวอย่างเช่นมีประโยชน์สำหรับการมองเห็น

ความชัดลึกของภาพได้รับผลกระทบจากขนาดรูรับแสงที่แท้จริงเท่านั้น แต่ขนาดรูรับแสงจริงจะไม่หยุดลง เมื่อเราพูดว่า "ช่อง" เราหมายถึง "อัตราส่วนช่อง" หรือ "f-stop" ไม่ใช่ขนาดรูรับแสง

นี้"อัตราส่วนค่ารูรับแสง"เป็นสิ่งที่จะต้องคำนวณความสว่างของภาพ แต่ขนาดรูรับแสงที่เกิดขึ้นจริงไม่จำเป็นต้องคำนวณความลึกของเขตข้อมูล

สำหรับค่า F-หยุดใด ๆ อีกต่อไปความยาวโฟกัสที่มีขนาดใหญ่ขนาดรูรับแสงที่เกิดขึ้นจริงในมิลลิเมตร

F f-stop = focal-length / apertureหยุดคืออัตราส่วนของรูรับแสงให้มีความยาวโฟกัสและคำนวณโดย

เพื่อให้ได้ขนาดรูรับแสงที่แท้จริงจาก f-stop ... aperture-size = (1 / f-stop) * focal-length

ดังนั้นสำหรับเลนส์ 50 มม. f1.4 .. ขนาดรูรับแสงจริง = 1 (1.4 * 50) = ขนาดรูรับแสง 35 มม.

ขนาดรูรับแสงเป็นขนาดของรูที่แสงผ่าน ในการสร้างเลนส์ 100 มม. f1.4 จำเป็นต้องใช้รูรับแสงขนาด 70 มม. ซึ่งทำให้เลนส์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่จริง ๆ

ดังนั้นยิ่งรูรับแสงที่แท้จริงมีขนาดใหญ่ขึ้นความลึกของสนามที่เล็กลงและสำหรับค่า f-stop ใด ๆ ที่กำหนดยิ่งความยาวโฟกัสก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

F-stop ได้รับการคิดค้นขึ้นเพื่อให้การคำนวณความสว่างของแสงง่ายขึ้น แต่จะคำนวณความชัดลึกของสนามที่ซับซ้อน แต่ก่อนที่จะใช้กล้องอัตโนมัติการคำนวณ f-stop และความเร็วชัตเตอร์ที่ต้องการนั้นสามารถใช้งานได้ แต่ก็น่าจะเจ็บปวดมากถ้าทำงานกับขนาดรูรับแสงที่แท้จริง!

หมายเหตุ: ในขณะที่คนอื่นบางคนได้คำตอบที่กล่าวถึงเมื่อระยะห่างของวัตถุเพิ่มขึ้นแสงจากวัตถุนั้นจะขนานกันมากขึ้น นี่หมายถึงว่าวัตถุที่อยู่ไกลออกไปยิ่งมีความชัดลึกมากขึ้น สิ่งนี้จะตอบโต้เอฟเฟกต์ของเลนส์ที่ยาวขึ้นโดยที่ f หยุดเดียวกันจะมีระยะชัดลึกน้อยกว่า พิจารณาเลนส์ 50 มม. และ 100 มม. f1.4 100 มม. มีขนาดรูรับแสงที่ใหญ่ขึ้นเป็นมม. แต่หากคุณต้องเลื่อนไปอีก 2 เท่าเพื่อถ่ายภาพระยะทางที่เพิ่มขึ้นจะตอบโต้ขนาดรูรับแสงที่แท้จริงที่เพิ่มขึ้นและความชัดลึกของสนามจะใกล้เคียงกัน .

ทำไมเลนส์อีกต่อไปถึงมีระยะตื้นกว่า ... เพราะพวกมันต้องการรูรับแสงที่ใหญ่กว่าเพื่อรักษาหมายเลข f-stop ที่เหมือนกัน (จำไว้ว่าค่าหยุด f "f" = ความยาวโฟกัส / รูรับแสง

เริ่มต้นด้วยการคิดเกี่ยวกับกล้องรูเข็มที่แท้จริง มันไม่มีเลนส์ที่ไม่มีทางยาวโฟกัสและต้องใช้รูเข็มเล็ก ๆ เพื่อให้ได้ภาพที่ดี ถ้ารูเข็มนั้นใหญ่เกินไปจะไม่มีอะไรโฟกัส (เช่นอานนท์อย่างจริงจังตื้นตัน!)

ทีนี้ถ้าเราใส่เลนส์ด้านหน้ากล่องรูเข็มเราต้องเปิดรูรับแสงเล็กน้อยเพื่อให้แสงผ่านพอ - โดยไม่ทำให้ภาพของเราเบลอ (จำไว้ว่าเราต้องรักษาภาพที่โฟกัสและความยาวคลื่นของแสงถูกกำหนดโดยกฎแห่งฟิสิกส์)

ดังนั้นเมื่อเลนส์ยาวขึ้น (ขณะฉายไปที่เซ็นเซอร์ตัวเดียวกัน) เลนส์จะแคบลงในแง่ของความยาวเทียบกับขนาดของปลายด้านหลัง (จำเซ็นเซอร์ขนาดเดียวกัน) - ทำให้เลนส์มืดลง ดังนั้นเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกับความสามารถในการจับแสงของเลนส์ที่สั้นกว่า (เช่นค่า f = stop เดียวกัน) รูรับแสงจะต้องเพิ่มขึ้น (เพื่อให้แสงผ่านเซ็นเซอร์มากขึ้น) ตามสัดส่วนของการเปลี่ยนแปลงความยาว

เมื่อความคืบหน้านี้เกิดขึ้นขนาดทางกายภาพของรูรับแสง (เป็นมม.) จะเพิ่มขึ้นตามขนาดของเซ็นเซอร์ ดังนั้น (จำรูเข็มที่มีขนาดใหญ่) ได้ยากกว่ามากในการรักษาสิ่งต่าง ๆ ให้อยู่ในโฟกัส ดังนั้นเลนส์ fl ที่มีรูรับแสงกว้างอีกต่อไปจึงมีความซับซ้อนมักจะมีขนาดใหญ่และมักจะมีราคาแพงกว่ามาก

นี่เป็นคำถามที่ยอดเยี่ยม! ฉันได้รับสิ่งนี้มานานกว่า 65 ปีและฉันยังไม่ได้อ่านสิ่งที่ฉันคิดว่าเป็นคำตอบที่น่านับถือ ด้วยเหตุนี้ฉันท้าทายเพื่อนของฉันเพื่อโพสต์คำอธิบายที่ดี

แต่เดี๋ยวก่อนฉันคิดว่าฉันได้ตรัสรู้แล้วล่ะก็ให้ฉันไปเถอะ

เลนส์ฉายภาพของโลกภายนอกบนพื้นผิวของฟิล์มหรือเซ็นเซอร์ดิจิตอล หากคุณตรวจสอบภาพนี้อย่างใกล้ชิดคุณจะพบว่ามันประกอบด้วยวงกลมจำนวนนับไม่ถ้วนแต่ละภาพมีความเข้มและสีต่างกัน เมื่อเราสังเกตหรือจับภาพนี้มันจะดูเหมือนเป็นรูปเป็นร่างและแหลมคมเฉพาะเมื่อวงกลมเหล่านี้มีขนาดเล็กเกินไปที่จะรับรู้ เรากำลังพูดถึงวงกลมแห่งความสับสน เพราะภายใต้กล้องจุลทรรศน์พวกเขาถูกมองว่าไม่ดีและทับซ้อนกัน อย่างไรก็ตามเมื่อดูจากระยะห่างที่เหมาะสมเราทราบว่าพวกมันรวมกันเพื่อสร้างภาพลักษณ์ที่ดูดี

เมื่อเราคิดถึงขนาดของวงกลมเหล่านี้ไม่ช้าก็เร็วมันก็เริ่มขึ้นที่เส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานของไดอะแฟรมม่านตา (รูรับแสง) จะตั้งเวทีว่าวงกลมเหล่านี้ใหญ่แค่ไหนเมื่อฉายบนพื้นผิวที่ระนาบโฟกัสของเรา กล้อง.

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าถ้าเราตั้งกล้องของเราเป็น f / 11 หรือ f / 16 หรือ f / 22 เราจะลดขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางการทำงานของรูรับแสงของกล้องลง ในการทำเช่นนั้นเราจะได้ความชัดลึกเพราะผลที่ได้คือความสับสนเล็กน้อย ตอนนี้จำนวน f และความยาวโฟกัสถูกพันกัน หมายเลข f นั้นได้มาจากการหารความยาวโฟกัสด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานของเลนส์ สมมติว่าคุณเมานต์ 50 มม. และตั้งค่า f-number เป็น f / 16 เส้นผ่าศูนย์กลางรูรับแสงที่ใช้งานคือ 50 ÷ 16 = 3.125 มม. lash-up ดังกล่าวให้ระยะชัดลึกที่น่านับถือเนื่องจากวงกลมของความสับสนที่ระนาบภาพจะเล็กมากหากกล้องโฟกัสได้อย่างแม่นยำ

ตอนนี้เปลี่ยนเป็นมุมกว้าง 28 มม. หากความเร็วชัตเตอร์และ ISO คงที่การตั้งค่ารูรับแสงที่เท่ากับ f / 16 จะเป็นการกระทำนี้ อย่างไรก็ตามเกิดอะไรขึ้นกับเส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานของม่านตาไดอะแฟรมเพื่อให้ได้ f-16? เส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานที่แก้ไขจะกลายเป็น 28 28 16 = 1.75 มม.

มันง่ายมาก --- ความยาวโฟกัสสั้นลงที่ f-number เดียวกันทำให้รูรับแสงทำงานน้อยลงและทำให้เกิดความสับสนเล็กน้อย - ดังนั้นระยะความลึกของสนามขยาย

ทุกอย่างมี plusses และ minuses หากเส้นผ่านศูนย์กลางการทำงานมีขนาดเล็กมากผลลัพธ์จะเป็นระยะชัดลึกแบบไม่ จำกัด เครื่องหมายลบคือ: ปีศาจคู่ของขั้นตอนการเลี้ยวเบนและการแทรกสอดและภาพลดระดับลง

แฟคทอเรียล - ความคมชัดสูงสุดจะเกิดขึ้นเมื่อเลนส์กล้องหยุดลงโดยประมาณสอง f-stop จากค่าสูงสุด (เปิดกว้าง)

คำอธิบายที่เรียบง่าย แต่ดีงามมีดังต่อไปนี้:

• เมื่อความยาวโฟกัสเพิ่มขึ้นเราจะทำการซูมเข้าจริง ๆ ดังนั้นมุมมอง (พื้นที่ที่พอดีกับเฟรม) จะเล็กลง

• ซึ่งจะทำให้พื้นที่ด้านหลังวัตถุที่ฉายในเซ็นเซอร์กล้องน้อยลง

• เนื่องจากขนาดของเซ็นเซอร์กล้องมีขนาดเท่ากันหมายความว่าวัตถุที่อยู่นอกโฟกัสที่อยู่ไกลออกไปจากพื้นหลังจะถูกยืดออกเพื่อเติมเต็มพื้นที่เซ็นเซอร์ กล่าวอีกนัยหนึ่งวัตถุที่พร่ามัวไกลออกไปในพื้นหลัง (ที่ไม่อยู่ในระยะโฟกัสในกรณีของความยาวโฟกัส) จะเบลอมากขึ้นเมื่อขยาย / ขยายมากขึ้น

โปรดทราบว่าการที่จะมีขนาดภาพเท่ากันของวัตถุในเฟรมเมื่อเราเพิ่มความยาวโฟกัสเป็นสองเท่าเราควรเพิ่มระยะห่างจากวัตถุเป็นสองเท่า แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่สำคัญที่นี่โดยตรง แต่สิ่งนี้จำเป็นสำหรับการเปรียบเทียบที่ดีกว่าเท่านั้น อย่างไรก็ตามพื้นหลังจะเบลอมากขึ้นเมื่อ f สูงขึ้น