akkasee.com - عمق میدان

باز هم درباره عمق میدان

2004-08-02 08:27:26

رضا مسعودی نژاد- آگوست 2004

برای تمام کسانی که به طور جدی عکاسی را شروع میکنند تا مدتها عمق میدان در حوزه بحث های فنی یکی از موضوعات بسیار جذاب است. حتما تا کنون مطالب بسیاری در مورد عمق میدان و محاسبه آن خوانده‌اید. در این یادداشت به دو روش ساده برای بدست آوردن محدوده عمق میدان خواهیم پرداخت.

1- دکمه پیش نمایش عمق میدان
با توجه به آنکه در دوربینهای SLR تصویری که ما درون ویزور دوربین می‌بینیم مستقیما از طریق لنز دیده میشود در نتیجه برای روشن بودن تصویر که به بهتر دیدن سوژه و برای راحت‌تر شدن عمل فوکوس در حالت دستی لازم است در دوربینهای SLR دهانه دیافراگم همیشه در بازترین حالت قرار دارد و فقط در فاصله زمانی نوردهی فیلم یا سنسور دیافراگم در حالت تنظیم شده بسته میشود. در واقع تصویری که ما در ویزور می‌بینیم دارای کمترین عمق میدان است و اگر شما از دیافراگمی تنگتر از بازترین دیافراگم استفاده کنید به طور طبیعی عمق میدان شما بیشتر خواهد بود. در صورتی که شما بخواهید بدانید در تصویری که عکاسی میکنید چه چیزهایی واضح و کدام تار، کافی دکمه مخصوص بستن دیافرگم را فشار دهید. این دکمه تقریبا در تمام دوربینهای SLR وجود دارد و معمولا در گوشه پایین لنز و بروی بدنه قرار دارد. در تصویر 1 این دکمه بروی Nikon D70 نشان داده شده است.

به طور طبیعی وقتی شما این دکمه را فشار میدهد و مثلا از دیافراگم 8 استفاده کنید تصویر درون ویزور تاریکتر میشود ولی شما میتوانید دقیقا وضوح و عدم وضوح اجزا تصویر را کنترل کنید. در برخی دوربینهای SLR مثل Praktica MTL5 (تصویر 2) برای عمل نور سنجی لازم است از این دکمه استفاده شود.

تصویر1) محل دکمه پیش نمایش عمق میدان بروی نیکون D70

تصویر2) محل دکمه پیش نمایش عمق میدان و دکمه نورسنج بروی Praktica MTL5

2- رینگ عمق میدان
بروی تمام لنزهای دستی شما میتوانید یکسری عدد بیابید که بشکل متقارن نوشته شده‌اند. این اعداد به طور عجیبی کمتر مورد توجه هستند و حتی بسیاری افراد تا سالها کارکرد آنها را بروی لنز نمیدانند. در تصویر 3 که یک لنز 28 م م را نشان میدهد شما میتوانید سه رینگ را می‌ببینید. از پایین به بالا، اول رینگ کنترل دیافراگم که اعداد دیافراگم بروی آن حک شده ، دوم رینگ عمق میدان که بروی آن اعداد دیافراگم نسبت به خط مبدا به طور متقارن حک شده اند. و بالاخره رینگ فوکوس که فاصله با متر و فوت بروی آن حک شده است. برای بدست آوردن عمق میدان ما به هر سه رینگ احتیاج داریم.

در تصویر3 لنز بروی f/8 قرار دارد و بروی فاصله حدود 60 cm فوکوس شده است. حال اگر دو عدد 8 را بروی رینگ عمق میدان تا رینگ فوکوس امتداد دهید دامنه عمق میدان را بدست می‌آورید در این مثال دامنه وضوح یا همان عمق میدان بین کمی قبل از 50 cm تا 70 cm است.
همانطور که متوجه شده‌اید به خاطر کمبود جا برخی اعداد دیافراگم بروی رینگ عمق میدان حک نشده‌اند و به جای آن فقط یک خط کوچک حک شده است. بطور مثال در همین لنز F/5.6 , 11 تایپ نشده و به جای آنها فقط شاخصی حک شده است.

تصویر 3

در تصویر 4 یک لنز 135 م م نشان داده شده است که بروی فاصله 10 متری فوکوس شده و دیافراگم بروی 16 قرار دارد در نتیجه عمق میدان در فاصله حدود 7 تا 18 متری است. اگر کمی با این اعداد بروی لنزتان در حالتهای مختلف توجه کنید و حالتهای مختلف را بررسی نمایید درکی عمیق‌تر از رفتار عمق میدان پیدا خواهید کرد.

تصویر 4

همانطور که میدانید علاوه بر فاصله و دیافراگم ، فاصله کانونی نیز بروی عمق میدان اثر دارد به همین خاطر بروی لنزهای زوم یکسری خطوط منحنی همگرا خواهید یافت که با تغییر فاصله کانونی به شما کمک میکند تا اعداد متقارن بروی رینگ عمق میدان را تا رینگ فوکوس امتداد دهید. برای مثال در تصویر5 شما میتوانیداین خطوط را بروی یک لنز زوم ببینید. در تصویر لنز بروی تله ترین حالت قرار دارد همانطور که میبینید این خطوط با افزایش فاصله کانونی به هم نزدیک میشوند که به معنی کم شدن عمق میدان است.

تصویر5: لنز نیکون NZ 35-200

در حال حاضر این اعداد متقارن یا رینگ عمق میدان بروی اغلب لنزهای اتوفوکوس قرار ندارند. اما بروی تمام لنزهای با فوکوس دستی آن را خواهید یافت و به شما کمک خواهد کرد که دامنه دقیق عمق میدان را بر اساس ویژگیهای لنزتان بدست آورید.

با سپاس- رضا

عمق ميدان (Depth Of Field (DOF

2004-02-17 05:00:00

عمق ميدان ناحيه اي است كه تمام عناصر موجود در آن، در عكس واضح باشند.هر چه عمق ميدان بيشتر باشد ،ناحيه واضح در اطراف(جلو و پشت) نقطه فوكوس بيشتر است.در عكسي كه عمق ميدان آن كم است، ممكن است ناحيه پشت(يا جلو) نقطه فوكوس دوربين ،محو شود.

عمق ميدان يك تصوير توسط سه عامل كنترل مي شود:
1- فاصله تا موضوع
2- فاصله كانوني
3- قطر دهانه ديافراگم
ظاهرا عمق ميدان مسئله ساده اي به نظر مي رسد اما در واقع موضوع غامضي است.هدف ما در اين نوشتار،توضيح مفاهيم مرتبط با آن و نيز طرز استفاده از اين مفاهيم براي تهيه عكسهاي دلخواه مي باشد.
همانگونه كه در تعريف عمق ميدان ذكر شد، معياراساسي ، وضوح عناصر است.درك شدت وضوح از فردي تا فرد ديگر متفاوت است. وبنابراين بايد بر اين نكته تاكيد كنيم كه وضوح مورد نظر در اين تعريف ، يك وضوح قابل قبول براي اكثر افراد مي باشد.به طوريكه اكثر افراد پس از مشاهده عكس،عناصر مورد نظر را در منطقه فوكوس دوربين بدانند.از سوي ديگر اين وضوح به معناي Sharpness نيست بلكه به معناي آنست كه ذات و ماهيت آن قسمت قابل تشخيص باشد.

در دوربينهاي ديجيتال، عمق ميدان مسئله مهمي است چرا كه كنترل عمق ميدان در دوربينهاي ديجيتال نسبت به دوربينهاي فيلمي مشكلتر است.اندازه حسگر دوربينهاي ديجيتال معمولي كوچك است و بالطبع نياز به لنزهايي با فاصله كانوني كم دارند.نتيجه اين حالت، عمق ميدان وسيع اين دوربينها نسبت به دوربينهاي 35 ميليمتري است و مشكل هنگامي بروز مي كند كه عكاس بخواهد عمق ميدان را در عكس كم نمايد.
فاصله موضوع تا دوربين و اثر آن بر عمق ميدان هر چه جسم به دوربين نزديكتر شود ، عمق ميدان كمتر ميشود.بعبارت ديگرهر چه نقطه فوكوس به لنز نزديك تر باشد،وسعت منطقه واضح در تصوير كمتر خواهد شد.اگر جسم به اندازه كافي از دوربين دور شود(كه در مورد دوربينهاي ديجيتال اين فاصله چندان هم زياد نيست)، ناحيه پشت آن تا بينهايت در تصوير واضح است.
فاصله كانوني لنز و عمق ميدان

براي فهم اين رابطه ابتدا ذكر چند نكته لازم است:

فاصله كانوني بر حسب ميليمتر عبارتست از فاصله بين نقطه فوكوس و سطح كانوني.سطح كانوني ناحيه اي است كه دايره نوري فوكوس شده توسط لنز ،روي آن مي افتد.در دوربينهاي ديجيتال اين ناحيه معادل حسگر است.براي آن كه كل اين ناحيه توسط دايره نوري فوكوس شده پوشانيده شود ، بايستي اندازه لنز متناسب با سطح اين ناحيه باشدو قطر دايره نوري فوكوس شده توسط لنز بايد معادل قطر عرضي حسگر باشد.ابعاد حسگر دوربينهاي ديجيتال نسبت به سطح كانوني دوربينهاي 35 ميليمتري كمتر است و در نتيجه لنزهاي اين دوربينها نيز كوچكتر و با فاصله كانوني كمتر خواهد بود.فقط در دوربينهاي حرفه اي ديجيتال SLR اندازه حسگر تقريبا معادل سطح كانوني در دوربينهاي غير ديجيتال مي باشد.فاصله كانوني لنز دوربينهاي ديجيتال را به صورت معادل 35 ميليمتري خود بيان ميكنند.مثلا فاصله كانوني واقعي يك دوربين در حالت Tele و Wide به ترتيب 15 و 5 است كه معادل 105 و 35 ميشود.اما بايد به ياد داشت كه همان اندازه واقعي در ميزان عمق ميدان تاثير دارد.
هر چه فاصله كانوني لنز بيشتر باشد عمق ميدان كمتر ميشود. و به همين علت ايجاد پس زمينه محو (عمق ميدان كم) با دوربينهاي ديجيتال معمولي مشكل و گاه غير ممكن است.

قانون فوق(هر چه فاصله كانوني لنز بيشتر باشد عمق ميدان كمتر ميشود) جزئياتي دارد كه بايد مورد توجه قرار گيرد و گرنه صدق نمي كند.در حقيقت بيان درست اين قانون به اين گونه است:
اگر مقدار اندازه دهانه ديافراگم و نيز فاصله نقطه فوكوس تا لنز ثابت باشد آنگاه هر چه فاصله كانوني لنز بيشتر باشد، عمق ميدان كمتر است.
براي روشن شدن اين موضوع به مثال زير توجه كنيد:
فرض مي كنيم كه مي خواهيم از فردي كه در مقابل درختي قرار دارد عكس بگيريم.اين كار را به دو صورت زير انجام مي دهيم
1-در فاصله 3 متري شخص مي ايستيم و يكبار با لنز وايد(فاصله كانوني كم) و يكبار با لنز تله (فاصله كانوني زياد) از وي عكس ميگيريم.اگر اندازه ديافراگم در دو عكس يكي باشد ،عمق ميدان در عكس دوم كمتر است و ممكن است درخت در پس زمينه محو شود.
اما چون فاصله تا موضوع ثابت بوده است، در عكس دوم اندازه موضوع بزرگتر است و ممكن است مثلا قسمتي از سر شخص در كادر جا نشود.
2-در اين حالت، هدف ،گرفتن عكسي است كه در آن اندازه سر شخص حدود نيمي از كادر را بپوشاند.براي اين منظور ابتدا يك عكس با لنز وايد ميگيريم و سپس فاصله خود را تا شخص زياد مي كنيم و يك عكس با لنز تله ميگيريم تا اندازه ها در دو عكس يكسان باشند.
جالب است كه عمق ميدان در اين دو عكس هيچ تفاوتي نخواهد داشت.

پس اين قانون را كه هر چه فاصله كانوني لنز بيشتر باشد،عمق ميدان كمتر است ،بايد با تامل و دقت بيشتري استفاده كرد.

نكته:عمق ميدان بين جلو و عقب نقطه فوكوس تقسيم ميشود.يعني مثلا وقتي عمق ميدان در يك تصوير 50 سانتي متر است ، از فاصله 15 سانتي متري جلوي نقطه فوكوس تا 35 سانتيمتري پشت آن در محدوده عمق ميدان قرار داشته و در تصوير واضح است.(اعداد فوق به عنوان مثال ذكر شده اند).

طرز تقسيم عمق ميدان در جلو و پشت نقطه فوكوس در شرايط مختلف ،متفاوت است.هنگامي كه به هر علتي عمق ميدان كم باشد،عمق ميدان جلو و پشت تقريبا برابر هستند.با افزايش عمق ميدان، به تدريج قسمت واضح پشتي بيشتر از قسمت جلويي مي شود.به طوريكه وقتي عمق ميدان جلويي به حدود 4/1 فاصله جسم تا دوربين برسد،عمق ميدان پشتي 2 برابر عمق ميدان جلوي جسم خواهد بود. و هنگاميكه عمق ميدان جلوي جسم به 2/1 فاصله جسم تا دوربين برسد، عمق ميدان پشت تا بينهايت ادامه خواهد داشت.

اندازه ديافراگم و عمق ميدان

Aperture يا اندازه دهانه ورود نور لنز ،علاوه بر كنترل ميزان نور وارد شده،بر عمق ميدان نيز تاثير دارد.
تصاوير زير ارتباط بين عدد F و عمق ميدان را نشان ميدهد.

با افزايش عدد f از 2 به 11 (كاهش اندازه aperture )،عمق ميدان افزايش مي يابد.

مثلا با يك لنز 50 ميليمتري و f5.6 و فوكوس روي فاصله 3 متري ،از فاصله 45/2 متري تا فاصله 8/3 متري اجسام واضح بوده و عمق ميدان كلي برابر است با 35/1 متر.اگر عدد f را به 16 برسانيم عمق ميدان از 35/1 به 6/6 متر افزايش مي يابد.

عمق ميدان در دوربينهاي ديجيتال

همانگونه كه گفته شد فاصله كانوني كم دوربينهاي ديجيتال معمولي باعث ميشود كه اين دوربينها داراي عمق ميدان زيادي باشندو تهيه عكس با پس زمينه محو در آنها مشكل است. در دوربينهاي ديجيتال و در حالت لنز وايد (كمترين فاصله كانوني) و فوكوس در فواصل بيش از 3-4 متر،عمق ميدان بسيار زياد است و در اين حالت نقش ديافراگم فقط كنترل نور ورودي است و نمي توان با آن عمق ميدان را كنترل كرد.اما در دوربينهاي 35 ميليمتري و SLR ديجيتال به علت فاصله كانوني بيشتر، در فواصل زياد نيز ميتوان با تغيير عددF عمق ميدان را كنترل نمود.

در تصاوير زير اين موضوع نشان داده شده است:

عكس فوق با دوربين ديجيتال داراي حسگر 2/1 اينچي ، عدد f1.8 و فاصله 1 متري گرفته شده است.پس زمينه داراي جزئيات واضح است.

اما اين عكس با دوربين ديجيتال SLR گرفته شده است كه بعلت داشتن CCD بزرگتر امكان استفاده از لنزهاي نرمال 35 ميليمتري را فراهم نموده است.همانگونه كه مشاهده مي شود،در اين عكس با f1.8‌، پس زمينه به خوبي محو شده است.

كنترل عمق ميدان در دوربينهاي ديجيتال معمولي
مفهوم كنترل عمق ميدان آن است كه بتوانيم بسته به نياز خود،عمق ميدان را كم يا زياد كنيم.چرا كه گاهي عمق ميدان كم بسيار ضروري است.مثلا در عكسهاي پرتره كه هدف تاكيد روي صورت فرد است و بايد از پس زمينه مجزا شود.

يك راه عملي براي ايجاد عمق ميدان كم در اين دوربينها به روش زير است:
1- موضوع را تا جاي ممكن از پس زمينه دور كنيم.
2- با استفاده از زوم اپتيكال موضوع را در كادر قرار دهيم.(فاصله كانوني زياد)
3- حتي الامكان از بيشترين اندازه ممكن براي f استفاده كنيم.

به تصاوير زير دقت كنيد:

در عكس اول جسم از پس زمينه 3 متر و از دوربين 1 متر فاصله دارد.با كمي زوم و انتخاب f2.2 ،پس زمينه به طور مناسبي محو شده است.

در عكس دوم و در همان وضعيت قبلي اندازه ديافراگم را به f11 رسانده ايم و مشاهده مي شود كه پس زمينه واضح شده است.

بعبارت ديگر چنانچه فاصله پس زمينه از موضوع و زوم اپتيكال را به درستي انتخاب كنيم،مي توانيم با تغيير اندازه f عمق ميدان را كنترل نماييم.

نكته:با دقت در 2 تصوير فوق يك مسئله ديگر نيز روشن مي شود.در عكس دوم كه عمق ميدان زياد است ، پس زمينه واضح باعث منحرف شدن توجه بيننده از موضوع عكاسي شده است.و اين دليلي است بر لزوم ايجاد عمق ميدان كم در عكسهاي پرتره.

نكته:با افزايش فاصله كانوني در دوربينهايي كه فاصله كانوني متغير دارند،حداقل عدد f قابل استفاده، افزايش مي يابد.مثلا با لنز وايد و فاصله كانوني 5 ميليمتر عدد f حداقل برابر 8/2 و بالنز تله و فاصله كانوني 16 عدد f ‌حداقل برابر 8/4 خواهد بود.البته اين كاهش در تمام دوربينها يكسان نيست.بنابراين هنگام خريد دوربين به اين مقادير بايد توجه نمود (اين اطلاعات روي لنز دوربين نوشته شده است.مثلا:
Zoom Lens 3X 5.4-16.2mm 1:2.8-4.8
يعني فاصله كانوني در حالت وايد 4/5 ميليمتر با حداقل f 2.8 و در حالت تله فاصله كانوني 2/16 ميليمتر و حداقل عدد f برابر 8/4 است.)

Hyperfocal Ditstance - HFD
HFD عبارتست از كمترين فاصله اي كه وقتي با يك f خاص روي آن فوكوس شود،تمام اجسام تا بينهايت در پشت آن واضح باشند(يعني عمق ميدان پشتي تا بينهايت باشد).اين موضوع براي عكاسان طبيعت اهميت زيادي دارد.

قبلا گفتيم كه وقتي عمق ميدان پشتي تا بينهايت باشد ،عمق ميدان جلوي نقطه فوكوس، حدودا نصف فاصله دوربين تا نقطه فوكوس است.مثلا اگر با لنز 50 و f16‌،مقدار Hyperfocal distance برابر 8 متر باشد ،تمام اجسام واقع در فاصله 4 متري تا بينهايت واضح خواهند بود.(به شكل زير توجه نماييد)

چگونه مقادير DOF و HFD را تعيين كنيم؟
در ابتدا بايد به مفهومي به نام Circle Of Confusion (COC) اشاره كنيم.همانگونه كه در ابتداي اين مقاله اشاره شد ،معيار وضوح عناصر موجود در عمق ميدان ،يك معيار دقيقا تعريف شده نمي باشد.كمترين اندازه اي كه چشم انسان ميتواند در فاصله معمول خواندن تشخيص دهد ،حدودا 166/0 ميليمتر است.يعني اگر 2 نقطه كوچكتر از اين مقدار را در كنار هم قرار دهيد،از فاصله معمول خواندن، آنها را يك نقطه مي بينيد.همين موضوع در مورد تشخيص وضوح عناصر در عكسهاي چاپ شده نيز صدق ميكند.به عبارت ديگر اگر به يك عكس چاپ شده 12*15 سانتيمتري نگاه كنيم نقاط كمتر از 166/0 ميليمتر در آن قابل تشخيص نيستند.و چون براي چاپ اين عكس از فيلم 35 ميليمتري، حدودا 5 برابر بزرگنمايي داشته ايم،مقدار بحراني مذكور در فيلم 35 ميليمتري برابر 0333/0 =5 : 166/0 خواهد شد.اين عدد 0333/0 حدودا مقدار COC براي دوربينهاي فيلمي 35 ميليمتري براي چاپهاي 12*15 سانتيمتري است.(در مورد دوربينهاي مختلف مقدار دقيق آن متفاوت است)
براي تعيين عمق ميدان بايد چهار مقدار f ، فاصله كانوني ، فاصله نقطه فوكوس و مقدار COC دوربين مشخص باشد.
در دوربينهاي ديجيتال مقدار COC وابسته به وسعت حسگر و نيز اندازه عكس (بر حسب مگا پيكسل) بوده و قابل محاسبه مي باشد.مقادير COC دوربينهاي مختلف ديجيتال در اين آدرس در دسترس است.

پس از مشخص كردن COC براي دوربين، با دانستن فاصله جسم تا دوربين ، فاصله كانوني لنز و مقدار ديافراگم ، ميتوان مقادير عمق ميدان و hyperfocal distance را تعيين نمود.كه اين كار را از طريق فرمول ، نرم افزار ، به صورت آنلاين و يا جداول چاپ شده ميتوان انجام داد.

- نرم افزار Depth of Field Calculator براي محاسبه عمق ميدان

- نرم افزار DOFMaster LE براي Palm OS ، تعيين عمق ميدان در سيستم عامل Palm

- نرم افزار Hyperfocal Distance Calculator براي تعيين HFD

- تعيين عمق ميدان و Distance Hyperfocal به صورت آنلاين

- فرمولهاي محاسبه عمق ميدان و Hyper focal Distance

منابع:
1-Understanding Depth Of Field, Luminous Landscapes
2-Depth of Field, Megapixel.net
3-Depth Of Field Articles , DOFMaster
4-Samu's Depth Of Field Calculator
5-Depth Of Field, shutterCity.com