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 میدان (Depth Of Field (DOF

2004-02-17 05:00:00

عمق میدان ناحیه ای است كه تمام عناصر موجود در آن، در عكس واضح باشند.هر چه عمق میدان بیشتر باشد ،ناحیه واضح در اطراف(جلو و پشت) نقطه فوكوس بیشتر است.در عكسی كه عمق میدان آن كم است، ممكن است ناحیه پشت(یا جلو) نقطه فوكوس دوربین ،محو شود.

عمق میدان یك تصویر توسط سه عامل كنترل می شود:
1- فاصله تا موضوع
2- فاصله كانونی
3- قطر دهانه دیافراگم
ظاهرا عمق میدان مسئله ساده ای به نظر می رسد اما در واقع موضوع غامضی است.هدف ما در این نوشتار،توضیح مفاهیم مرتبط با آن و نیز طرز استفاده از این مفاهیم برای تهیه عكسهای دلخواه می باشد.
همانگونه كه در تعریف عمق میدان ذكر شد، معیاراساسی ، وضوح عناصر است.درك شدت وضوح از فردی تا فرد دیگر متفاوت است. وبنابراین باید بر این نكته تاكید كنیم كه وضوح مورد نظر در این تعریف ، یك وضوح قابل قبول برای اكثر افراد می باشد.به طوریكه اكثر افراد پس از مشاهده عكس،عناصر مورد نظر را در منطقه فوكوس دوربین بدانند.از سوی دیگر این وضوح به معنای Sharpness نیست بلكه به معنای آنست كه ذات و ماهیت آن قسمت قابل تشخیص باشد.

در دوربینهای دیجیتال، عمق میدان مسئله مهمی است چرا كه كنترل عمق میدان در دوربینهای دیجیتال نسبت به دوربینهای فیلمی مشكلتر است.اندازه حسگر دوربینهای دیجیتال معمولی كوچك است و بالطبع نیاز به لنزهایی با فاصله كانونی كم دارند.نتیجه این حالت، عمق میدان وسیع این دوربینها نسبت به دوربینهای 35 میلیمتری است و مشكل هنگامی بروز می كند كه عكاس بخواهد عمق میدان را در عكس كم نماید.
فاصله موضوع تا دوربین و اثر آن بر عمق میدان هر چه جسم به دوربین نزدیكتر شود ، عمق میدان كمتر میشود.بعبارت دیگرهر چه نقطه فوكوس به لنز نزدیك تر باشد،وسعت منطقه واضح در تصویر كمتر خواهد شد.اگر جسم به اندازه كافی از دوربین دور شود(كه در مورد دوربینهای دیجیتال این فاصله چندان هم زیاد نیست)، ناحیه پشت آن تا بینهایت در تصویر واضح است.
فاصله كانونی لنز و عمق میدان

برای فهم این رابطه ابتدا ذكر چند نكته لازم است:

فاصله كانونی بر حسب میلیمتر عبارتست از فاصله بین نقطه فوكوس و سطح كانونی.سطح كانونی ناحیه ای است كه دایره نوری فوكوس شده توسط لنز ،روی آن می افتد.در دوربینهای دیجیتال این ناحیه معادل حسگر است.برای آن كه كل این ناحیه توسط دایره نوری فوكوس شده پوشانیده شود ، بایستی اندازه لنز متناسب با سطح این ناحیه باشدو قطر دایره نوری فوكوس شده توسط لنز باید معادل قطر عرضی حسگر باشد.ابعاد حسگر دوربینهای دیجیتال نسبت به سطح كانونی دوربینهای 35 میلیمتری كمتر است و در نتیجه لنزهای این دوربینها نیز كوچكتر و با فاصله كانونی كمتر خواهد بود.فقط در دوربینهای حرفه ای دیجیتال SLR اندازه حسگر تقریبا معادل سطح كانونی در دوربینهای غیر دیجیتال می باشد.فاصله كانونی لنز دوربینهای دیجیتال را به صورت معادل 35 میلیمتری خود بیان میكنند.مثلا فاصله كانونی واقعی یك دوربین در حالت Tele و Wide به ترتیب 15 و 5 است كه معادل 105 و 35 میشود.اما باید به یاد داشت كه همان اندازه واقعی در میزان عمق میدان تاثیر دارد.
هر چه فاصله كانونی لنز بیشتر باشد عمق میدان كمتر میشود. و به همین علت ایجاد پس زمینه محو (عمق میدان كم) با دوربینهای دیجیتال معمولی مشكل و گاه غیر ممكن است.

قانون فوق(هر چه فاصله كانونی لنز بیشتر باشد عمق میدان كمتر میشود) جزئیاتی دارد كه باید مورد توجه قرار گیرد و گرنه صدق نمی كند.در حقیقت بیان درست این قانون به این گونه است:
اگر مقدار اندازه دهانه دیافراگم و نیز فاصله نقطه فوكوس تا لنز ثابت باشد آنگاه هر چه فاصله كانونی لنز بیشتر باشد، عمق میدان كمتر است.
برای روشن شدن این موضوع به مثال زیر توجه كنید:
فرض می كنیم كه می خواهیم از فردی كه در مقابل درختی قرار دارد عكس بگیریم.این كار را به دو صورت زیر انجام می دهیم
1-در فاصله 3 متری شخص می ایستیم و یكبار با لنز واید(فاصله كانونی كم) و یكبار با لنز تله (فاصله كانونی زیاد) از وی عكس میگیریم.اگر اندازه دیافراگم در دو عكس یكی باشد ،عمق میدان در عكس دوم كمتر است و ممكن است درخت در پس زمینه محو شود.
اما چون فاصله تا موضوع ثابت بوده است، در عكس دوم اندازه موضوع بزرگتر است و ممكن است مثلا قسمتی از سر شخص در كادر جا نشود.
2-در این حالت، هدف ،گرفتن عكسی است كه در آن اندازه سر شخص حدود نیمی از كادر را بپوشاند.برای این منظور ابتدا یك عكس با لنز واید میگیریم و سپس فاصله خود را تا شخص زیاد می كنیم و یك عكس با لنز تله میگیریم تا اندازه ها در دو عكس یكسان باشند.
جالب است كه عمق میدان در این دو عكس هیچ تفاوتی نخواهد داشت.

پس این قانون را كه هر چه فاصله كانونی لنز بیشتر باشد،عمق میدان كمتر است ،باید با تامل و دقت بیشتری استفاده كرد.

نكته:عمق میدان بین جلو و عقب نقطه فوكوس تقسیم میشود.یعنی مثلا وقتی عمق میدان در یك تصویر 50 سانتی متر است ، از فاصله 15 سانتی متری جلوی نقطه فوكوس تا 35 سانتیمتری پشت آن در محدوده عمق میدان قرار داشته و در تصویر واضح است.(اعداد فوق به عنوان مثال ذكر شده اند).

طرز تقسیم عمق میدان در جلو و پشت نقطه فوكوس در شرایط مختلف ،متفاوت است.هنگامی كه به هر علتی عمق میدان كم باشد،عمق میدان جلو و پشت تقریبا برابر هستند.با افزایش عمق میدان، به تدریج قسمت واضح پشتی بیشتر از قسمت جلویی می شود.به طوریكه وقتی عمق میدان جلویی به حدود 4/1 فاصله جسم تا دوربین برسد،عمق میدان پشتی 2 برابر عمق میدان جلوی جسم خواهد بود. و هنگامیكه عمق میدان جلوی جسم به 2/1 فاصله جسم تا دوربین برسد، عمق میدان پشت تا بینهایت ادامه خواهد داشت.

اندازه دیافراگم و عمق میدان

Aperture یا اندازه دهانه ورود نور لنز ،علاوه بر كنترل میزان نور وارد شده،بر عمق میدان نیز تاثیر دارد.
تصاویر زیر ارتباط بین عدد F و عمق میدان را نشان میدهد.

با افزایش عدد f از 2 به 11 (كاهش اندازه aperture )،عمق میدان افزایش می یابد.

مثلا با یك لنز 50 میلیمتری و f5.6 و فوكوس روی فاصله 3 متری ،از فاصله 45/2 متری تا فاصله 8/3 متری اجسام واضح بوده و عمق میدان كلی برابر است با 35/1 متر.اگر عدد f را به 16 برسانیم عمق میدان از 35/1 به 6/6 متر افزایش می یابد.

عمق میدان در دوربینهای دیجیتال

همانگونه كه گفته شد فاصله كانونی كم دوربینهای دیجیتال معمولی باعث میشود كه این دوربینها دارای عمق میدان زیادی باشندو تهیه عكس با پس زمینه محو در آنها مشكل است. در دوربینهای دیجیتال و در حالت لنز واید (كمترین فاصله كانونی) و فوكوس در فواصل بیش از 3-4 متر،عمق میدان بسیار زیاد است و در این حالت نقش دیافراگم فقط كنترل نور ورودی است و نمی توان با آن عمق میدان را كنترل كرد.اما در دوربینهای 35 میلیمتری و SLR دیجیتال به علت فاصله كانونی بیشتر، در فواصل زیاد نیز میتوان با تغییر عددF عمق میدان را كنترل نمود.

در تصاویر زیر این موضوع نشان داده شده است:

عكس فوق با دوربین دیجیتال دارای حسگر 2/1 اینچی ، عدد f1.8 و فاصله 1 متری گرفته شده است.پس زمینه دارای جزئیات واضح است.

اما این عكس با دوربین دیجیتال SLR گرفته شده است كه بعلت داشتن CCD بزرگتر امكان استفاده از لنزهای نرمال 35 میلیمتری را فراهم نموده است.همانگونه كه مشاهده می شود،در این عكس با f1.8‌، پس زمینه به خوبی محو شده است.

كنترل عمق میدان در دوربینهای دیجیتال معمولی
مفهوم كنترل عمق میدان آن است كه بتوانیم بسته به نیاز خود،عمق میدان را كم یا زیاد كنیم.چرا كه گاهی عمق میدان كم بسیار ضروری است.مثلا در عكسهای پرتره كه هدف تاكید روی صورت فرد است و باید از پس زمینه مجزا شود.

یك راه عملی برای ایجاد عمق میدان كم در این دوربینها به روش زیر است:
1- موضوع را تا جای ممكن از پس زمینه دور كنیم.
2- با استفاده از زوم اپتیكال موضوع را در كادر قرار دهیم.(فاصله كانونی زیاد)
3- حتی الامكان از بیشترین اندازه ممكن برای f استفاده كنیم.

به تصاویر زیر دقت كنید:

در عكس اول جسم از پس زمینه 3 متر و از دوربین 1 متر فاصله دارد.با كمی زوم و انتخاب f2.2 ،پس زمینه به طور مناسبی محو شده است.

در عكس دوم و در همان وضعیت قبلی اندازه دیافراگم را به f11 رسانده ایم و مشاهده می شود كه پس زمینه واضح شده است.

بعبارت دیگر چنانچه فاصله پس زمینه از موضوع و زوم اپتیكال را به درستی انتخاب كنیم،می توانیم با تغییر اندازه f عمق میدان را كنترل نماییم.

نكته:با دقت در 2 تصویر فوق یك مسئله دیگر نیز روشن می شود.در عكس دوم كه عمق میدان زیاد است ، پس زمینه واضح باعث منحرف شدن توجه بیننده از موضوع عكاسی شده است.و این دلیلی است بر لزوم ایجاد عمق میدان كم در عكسهای پرتره.

نكته:با افزایش فاصله كانونی در دوربینهایی كه فاصله كانونی متغیر دارند،حداقل عدد f قابل استفاده، افزایش می یابد.مثلا با لنز واید و فاصله كانونی 5 میلیمتر عدد f حداقل برابر 8/2 و بالنز تله و فاصله كانونی 16 عدد f ‌حداقل برابر 8/4 خواهد بود.البته این كاهش در تمام دوربینها یكسان نیست.بنابراین هنگام خرید دوربین به این مقادیر باید توجه نمود (این اطلاعات روی لنز دوربین نوشته شده است.مثلا:
Zoom Lens 3X 5.4-16.2mm 1:2.8-4.8
یعنی فاصله كانونی در حالت واید 4/5 میلیمتر با حداقل f 2.8 و در حالت تله فاصله كانونی 2/16 میلیمتر و حداقل عدد f برابر 8/4 است.)

Hyperfocal Ditstance - HFD
HFD عبارتست از كمترین فاصله ای كه وقتی با یك f خاص روی آن فوكوس شود،تمام اجسام تا بینهایت در پشت آن واضح باشند(یعنی عمق میدان پشتی تا بینهایت باشد).این موضوع برای عكاسان طبیعت اهمیت زیادی دارد.

قبلا گفتیم كه وقتی عمق میدان پشتی تا بینهایت باشد ،عمق میدان جلوی نقطه فوكوس، حدودا نصف فاصله دوربین تا نقطه فوكوس است.مثلا اگر با لنز 50 و f16‌،مقدار Hyperfocal distance برابر 8 متر باشد ،تمام اجسام واقع در فاصله 4 متری تا بینهایت واضح خواهند بود.(به شكل زیر توجه نمایید)

چگونه مقادیر DOF و HFD را تعیین كنیم؟
در ابتدا باید به مفهومی به نام Circle Of Confusion (COC) اشاره كنیم.همانگونه كه در ابتدای این مقاله اشاره شد ،معیار وضوح عناصر موجود در عمق میدان ،یك معیار دقیقا تعریف شده نمی باشد.كمترین اندازه ای كه چشم انسان میتواند در فاصله معمول خواندن تشخیص دهد ،حدودا 166/0 میلیمتر است.یعنی اگر 2 نقطه كوچكتر از این مقدار را در كنار هم قرار دهید،از فاصله معمول خواندن، آنها را یك نقطه می بینید.همین موضوع در مورد تشخیص وضوح عناصر در عكسهای چاپ شده نیز صدق میكند.به عبارت دیگر اگر به یك عكس چاپ شده 12*15 سانتیمتری نگاه كنیم نقاط كمتر از 166/0 میلیمتر در آن قابل تشخیص نیستند.و چون برای چاپ این عكس از فیلم 35 میلیمتری، حدودا 5 برابر بزرگنمایی داشته ایم،مقدار بحرانی مذكور در فیلم 35 میلیمتری برابر 0333/0 =5 : 166/0 خواهد شد.این عدد 0333/0 حدودا مقدار COC برای دوربینهای فیلمی 35 میلیمتری برای چاپهای 12*15 سانتیمتری است.(در مورد دوربینهای مختلف مقدار دقیق آن متفاوت است)
برای تعیین عمق میدان باید چهار مقدار f ، فاصله كانونی ، فاصله نقطه فوكوس و مقدار COC دوربین مشخص باشد.
در دوربینهای دیجیتال مقدار COC وابسته به وسعت حسگر و نیز اندازه عكس (بر حسب مگا پیكسل) بوده و قابل محاسبه می باشد.مقادیر COC دوربینهای مختلف دیجیتال در این آدرس در دسترس است.

پس از مشخص كردن COC برای دوربین، با دانستن فاصله جسم تا دوربین ، فاصله كانونی لنز و مقدار دیافراگم ، میتوان مقادیر عمق میدان و hyperfocal distance را تعیین نمود.كه این كار را از طریق فرمول ، نرم افزار ، به صورت آنلاین و یا جداول چاپ شده میتوان انجام داد.

- نرم افزار Depth of Field Calculator برای محاسبه عمق میدان

- نرم افزار DOFMaster LE برای Palm OS ، تعیین عمق میدان در سیستم عامل Palm

- نرم افزار Hyperfocal Distance Calculator برای تعیین HFD

- تعیین عمق میدان و Distance Hyperfocal به صورت آنلاین

- فرمولهای محاسبه عمق میدان 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