عمق میدان ناحیه ای است که تمام عناصر موجود در آن، در عکس واضح باشند.هر چه عمق میدان بیشتر باشد ،ناحیه واضح در اطراف(جلو و پشت) نقطه فوکوس بیشتر است.در عکسی که عمق میدان آن کم است، ممکن است ناحیه پشت(یا جلو) نقطه فوکوس دوربین ،محو شود.

عمق میدان یک تصویر توسط سه عامل کنترل می شود:
۱- فاصله تا موضوع
۲- فاصله کانونی
۳- 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 عکسهای دلخواه می باشد.
همانگونه که در تعریف عمق میدان ذکر شد، معیاراساسی ، وضوح عناصر است.درک شدت وضوح از فردی تا فرد دیگر متفاوت است. وبنابراین باید بر این نکته تاکید کنیم که وضوح مورد نظر در این تعریف ، یک وضوح قابل قبول برای اکثر افراد می باشد.به طوریکه اکثر افراد پس از مشاهده عکس،عناصر مورد نظر را در منطقه فوکوس دوربین بدانند.از سوی دیگر این وضوح به معنای Sharpness نیست بلکه به معنای آنست که ذات و ماهیت آن قسمت قابل تشخیص باشد.


در دوربینهای دیجیتال، عمق میدان مسئله مهمی است چرا که کنترل عمق میدان در دوربینهای دیجیتال نسبت به دوربینهای فیلمی مشکلتر است.اندازه حسگر دوربینهای دیجیتال معمولی کوچک است و بالطبع نیاز به لنزهایی با فاصله کانونی کم دارند.نتیجه این حالت، عمق میدان وسیع این دوربینها نسبت به دوربینهای ۳۵ میلیمتری است و مشکل هنگامی بروز می کند که عکاس بخواهد عمق میدان را در عکس کم نماید.

فاصله موضوع تا دوربین و اثر آن بر عمق میدان
هر چه جسم به دوربین نزدیکتر شود ، عمق میدان کمتر میشود.بعبارت دیگرهر چه نقطه فوکوس به لنز نزدیک تر باشد،وسعت منطقه واضح در تصویر کمتر خواهد شد.اگر جسم به اندازه کافی از دوربین دور شود(که در مورد دوربینهای دیجیتال این فاصله چندان هم زیاد نیست)، ناحیه پشت آن تا بینهایت در تصویر واضح است.

فاصله کانونی لنز و عمق میدان

برای فهم این رابطه ابتدا ذکر چند نکته لازم است:

فاصله کانونی بر حسب میلیمتر عبارتست از فاصله بین نقطه فوکوس و سطح کانونی.سطح کانونی ناحیه ای است که دایره نوری فوکوس شده توسط لنز ،روی آن می افتد.در دوربینهای دیجیتال این ناحیه معادل حسگر است.برای آن که کل این ناحیه توسط دایره نوری فوکوس شده پوشانیده شود ، بایستی اندازه لنز متناسب با سطح این ناحیه باشدو قطر دایره نوری فوکوس شده توسط لنز باید معادل قطر عرضی حسگر باشد.ابعاد حسگر دوربینهای دیجیتال نسبت به سطح کانونی دوربینهای ۳۵ میلیمتری کمتر است و در نتیجه لنزهای این دوربینها نیز کوچکتر و با فاصله کانونی کمتر خواهد بود.فقط در دوربینهای حرفه ای دیجیتال SLR اندازه حسگر تقریبا معادل سطح کانونی در دوربینهای غیر دیجیتال می باشد.فاصله کانونی لنز دوربینهای دیجیتال را به صورت معادل ۳۵ میلیمتری خود بیان میکنند.مثلا فاصله کانونی واقعی یک دوربین در حالت Tele و Wide به ترتیب ۱۵ و ۵ است که معادل ۱۰۵ و ۳۵ میشود.اما باید به یاد داشت که همان اندازه واقعی در میزان عمق میدان تاثیر دارد.
هر چه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد عمق میدان کمتر میشود. و به همین علت ایجاد پس زمینه محو (عمق میدان کم) با دوربینهای دیجیتال معمولی مشکل و گاه غیر ممکن است.

قانون فوق(هر چه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد عمق میدان کمتر میشود) جزئیاتی دارد که باید مورد توجه قرار گیرد و گرنه صدق نمی کند.در حقیقت بیان درست این قانون به این گونه است:
اگر مقدار اندازه دهانه دیافراگم و نیز فاصله نقطه فوکوس تا لنز ثابت باشد آنگاه هر چه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد، عمق میدان کمتر است.
برای روشن شدن این موضوع به مثال زیر توجه کنید:
فرض می کنیم که می خواهیم از فردی که در مقابل درختی قرار دارد عکس بگیریم.این کار را به دو صورت زیر انجام می دهیم
۱-در فاصله ۳ متری شخص می ایستیم و یکبار با لنز واید(فاصله کانونی کم) و یکبار با لنز تله (فاصله کانونی زیاد) از وی عکس میگیریم.اگر اندازه دیافراگم در دو عکس یکی باشد ،عمق میدان در عکس دوم کمتر است و ممکن است درخت در پس زمینه محو شود.
اما چون فاصله تا موضوع ثابت بوده است، در عکس دوم اندازه موضوع بزرگتر است و ممکن است مثلا قسمتی از سر شخص در کادر جا نشود.
۲-در این حالت، هدف ،گرفتن عکسی است که در آن اندازه سر شخص حدود نیمی از کادر را بپوشاند.برای این منظور ابتدا یک عکس با لنز واید میگیریم و سپس فاصله خود را تا شخص زیاد می کنیم و یک عکس با لنز تله میگیریم تا اندازه ها در دو عکس یکسان باشند.
جالب است که عمق میدان در این دو عکس هیچ تفاوتی نخواهد داشت.

پس این قانون را که هر چه فاصله کانونی لنز بیشتر باشد،عمق میدان کمتر است ،باید با تامل و دقت بیشتری استفاده کرد.

نکته:عمق میدان بین جلو و عقب نقطه فوکوس تقسیم میشود.یعنی مثلا وقتی عمق میدان در یک تصویر ۵۰ سانتی متر است ، از فاصله ۱۵ سانتی متری جلوی نقطه فوکوس تا ۳۵ سانتیمتری پشت آن در محدوده عمق میدان قرار داشته و در تصویر واضح است.(اعداد فوق به عنوان مثال ذکر شده اند).

طرز تقسیم عمق میدان در جلو و پشت نقطه فوکوس در شرایط مختلف ،متفاوت است.هنگامی که به هر علتی عمق میدان کم 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 طوریکه وقتی عمق میدان جلویی به حدود ۴/۱ فاصله جسم تا دوربین برسد،عمق میدان پشتی ۲ برابر عمق میدان جلوی جسم خواهد بود. و هنگامیکه عمق میدان جلوی جسم به ۲/۱ 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 کنترل 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 ۲ به ۱۱ (کاهش اندازه aperture )،عمق میدان افزایش می یابد.

مثلا با یک لنز ۵۰ میلیمتری و f5.6 و فوکوس روی فاصله ۳ متری ،از فاصله ۴۵/۲ متری تا فاصله ۸/۳ متری اجسام واضح بوده و عمق میدان کلی برابر است با ۳۵/۱ متر.اگر عدد f را به ۱۶ برسانیم عمق میدان از ۳۵/۱ به ۶/۶ متر افزایش می یابد.

عمق میدان در دوربینهای دیجیتال

همانگونه که گفته شد فاصله کانونی کم دوربینهای دیجیتال معمولی باعث میشود که این دوربینها دارای عمق میدان زیادی باشندو تهیه عکس با پس زمینه محو در آنها مشکل است.
در دوربینهای دیجیتال و در حالت لنز واید (کمترین فاصله کانونی) و فوکوس در فواصل بیش از ۳-۴ متر،عمق میدان بسیار زیاد است و در این حالت نقش دیافراگم فقط کنترل نور ورودی است و نمی توان با آن عمق میدان را کنترل کرد.اما در دوربینهای ۳۵ میلیمتری و SLR دیجیتال به علت فاصله کانونی بیشتر، در فواصل زیاد نیز میتوان با تغییر عددF عمق میدان را کنترل نمود.

در تصاویر زیر این موضوع نشان داده شده است:

عکس فوق با دوربین دیجیتال دارای حسگر ۲/۱ اینچی ، عدد f1.8 و فاصله ۱ متری گرفته شده است.پس زمینه دارای جزئیات واضح است.

اما این عکس با دوربین دیجیتال SLR گرفته شده است که بعلت داشتن CCD بزرگتر امکان استفاده از لنزهای نرمال ۳۵ میلیمتری را فراهم نموده است.همانگونه که مشاهده می شود،در این عکس با f1.8‌، پس زمینه به خوبی محو شده است.

کنترل عمق میدان در دوربینهای دیجیتال معمولی
مفهوم کنترل عمق میدان آن است که بتوانیم بسته به نیاز خود،عمق میدان را کم یا زیاد کنیم.چرا که گاهی عمق میدان کم بسیار ضروری است.مثلا در عکسهای پرتره که هدف تاکید روی صورت فرد است و باید از پس زمینه مجزا شود.

یک راه عملی برای ایجاد عمق میدان کم در این دوربینها به روش زیر است:
۱- موضوع را تا جای ممکن از پس زمینه دور کنیم.
۲- با استفاده از زوم اپتیکال موضوع را در کادر قرار دهیم.(فاصله کانونی زیاد)
۳- حتی الامکان از بیشترین اندازه ممکن برای f استفاده کنیم.

به تصاویر زیر دقت کنید:

در عکس اول جسم از پس زمینه ۳ متر و از دوربین ۱ متر فاصله دارد.با کمی زوم و انتخاب f2.2 ،پس زمینه به طور مناسبی محو شده است.

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

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

نکته:با دقت در ۲ تصویر فوق یک مسئله دیگر نیز روشن می شود.در عکس دوم که عمق میدان زیاد است ، پس زمینه واضح باعث منحرف شدن توجه بیننده از موضوع عکاسی شده است.و این دلیلی است بر لزوم ایجاد عمق میدان کم در عکسهای پرتره.

نکته:با افزایش فاصله کانونی در دوربینهایی که فاصله کانونی متغیر دارند،حداقل عدد f قابل استفاده، افزایش می یابد.مثلا با لنز واید و فاصله کانونی ۵ میلیمتر عدد f حداقل برابر ۸/۲ و بالنز تله و فاصله کانونی ۱۶ عدد f ‌حداقل برابر ۸/۴ خواهد بود.البته این کاهش در تمام دوربینها یکسان 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 کانونی در حالت واید ۴/۵ میلیمتر با حداقل f 2.8 و در حالت تله فاصله کانونی ۲/۱۶ میلیمتر و حداقل عدد f برابر ۸/۴ است.)

Hyperfocal Ditstance – HFD
HFD عبارتست از کمترین فاصله ای که وقتی با یک f خاص روی آن فوکوس شود،تمام اجسام تا بینهایت در پشت آن واضح باشند(یعنی عمق میدان پشتی تا بینهایت باشد).این موضوع برای عکاسان طبیعت اهمیت زیادی دارد.

قبلا گفتیم که وقتی عمق میدان پشتی تا بینهایت باشد ،عمق میدان جلوی نقطه فوکوس، حدودا نصف فاصله دوربین تا نقطه فوکوس است.مثلا اگر با لنز ۵۰ و f16‌،مقدار Hyperfocal distance برابر ۸ متر باشد ،تمام اجسام واقع در فاصله ۴ متری تا بینهایت واضح خواهند بود.(به شکل زیر توجه نمایید)

چگونه مقادیر DOF و HFD را تعیین کنیم؟
در ابتدا باید به مفهومی به نام Circle Of Confusion (COC) اشاره کنیم.همانگونه که در ابتدای این مقاله اشاره شد ،معیار وضوح عناصر موجود در عمق میدان ،یک معیار دقیقا تعریف شده نمی باشد.کمترین اندازه ای که چشم انسان میتواند در فاصله معمول خواندن تشخیص دهد ،حدودا ۱۶۶/۰ میلیمتر است.یعنی اگر ۲ نقطه کوچکتر از این مقدار را در کنار هم قرار دهید،از فاصله معمول خواندن، آنها را یک نقطه می بینید.همین موضوع در مورد تشخیص وضوح عناصر در عکسهای چاپ شده نیز صدق میکند.به عبارت دیگر اگر به یک عکس چاپ شده ۱۲*۱۵ سانتیمتری نگاه کنیم نقاط کمتر از ۱۶۶/۰ میلیمتر در آن قابل تشخیص نیستند.و چون برای چاپ این عکس از فیلم ۳۵ میلیمتری، حدودا ۵ برابر بزرگنمایی داشته ایم،مقدار بحرانی مذکور در فیلم ۳۵ میلیمتری برابر ۰۳۳۳/۰ =۵ : ۱۶۶/۰ خواهد شد.این عدد ۰۳۳۳/۰ حدودا مقدار COC برای دوربینهای فیلمی ۳۵ میلیمتری برای چاپهای ۱۲*۱۵ سانتیمتری است.(در مورد دوربینهای مختلف مقدار دقیق آن متفاوت است)

برای تعیین عمق میدان باید چهار مقدار f ، فاصله کانونی ، فاصله نقطه فوکوس و مقدار COC دوربین مشخص باشد.

منابع:
۱-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