На главную страницу
Список статей

Резкость изображения: поиск физического смысла
Верна ли теория Гарольда Мерклингера?
___________________________________________________________

(Третья редакция)

В двух предыдущих статьях, посвященных глубине резко изображаемого пространства [1, 2], я напомнил читателям основные положения классической теории. Однако, как показал мой печальный опыт, люди не склонны осмыслять физический смысл, заложенный в скучные математические выражения. Гораздо больше им нравится руководствоваться упрощенными четкими рекомендациями. Однако, увы, простота все еще может быть хуже воровства. Стремление к упрощениям зачастую приводит к совершенно неправильному пониманию сути дела.

К написанию этой статьи меня побудило желание развеять два часто встречающихся заблуждения:

1. При равномасштабной съемке глубина резкости не зависит от фокусного расстояния объектива. Масштаб и диафрагма полностью определяют глубину резкости.
2. Фокусировка на бесконечность позволяет получить существенный выигрыш в резкости и деталировке удаленных планов по сравнению с фокусировкой на гиперфокальное расстояние.

Обе эти идеи в значительной мере базируются на теории Гарольда Мерклингера, которую он изложил в своей книге «The INs and OUTs of focus» [3]. Надо признать, что в упомянутой книге есть много здравых и полезных мыслей. Но, по иронии судьбы, некоторые идеи Мерклингера легли также в основу ряда печальных заблуждений.

В этой статье предпринята попытка разобраться в существе вопроса и выяснить границы применимости различных подходов к оценке глубины резко изображаемого пространства. При этом важную роль в изложении будут играть не формулы, которые при необходимости можно найти в двух моих первых статьях, а графики и реальные фотографии. Полагаю, такой подход менее утомителен и более убедителен для читателя, далекого от физики и математики.

В заключение этого небольшого вступления уместно также напомнить уважаемым читателям, что классическая безаберрационная теория, о которой пойдет речь в этой статье, тоже не является абсолютно точной. В ее основу положен ряд упрощающих допущений. Однако в подавляющем большинстве случаев классический подход дает хорошо согласующийся с практикой результат. Рассмотрение более тонких деталей выходит за рамки данной статьи (поправки на аберрации, применение специальной оптики и т.п.).

Степень нерезкости изображения

Некорректные интерпретации классической теории встречаются довольно часто. На мой взгляд, эта некорректность в первую очередь связана с непониманием степени точности, которую обеспечивает традиционный подход к определению границ резко изображаемого пространства. Действительно, одно дело — когда вне расчетной зоны резкость сразу сильно уменьшается, и совсем другое дело — когда вне зоны резкости изображение становится лишь чуть-чуть более размытым.

Попробуем объяснить ключевые моменты классической теории, анализируя степень размытости изображения для объектов, удаленных от камеры на различные расстояния. Иными словами, попробуем резкость объяснить через ее противоположность, то есть через степень размытости. В статье [2] уже было описано, как можно получить формулу для описания степени размытости изображения за точкой фокусировки. Совершенно аналогичным образом можно получить математическое выражение и для величины нерезкости в области между камерой и объектом в фокусе. Универсальная формула для описания размытости изображения выглядит следующим образом:

Не волнуйтесь, уважаемые читатели, других формул в этой статье не будет! Да и эта маленькая формула приведена лишь для справки :-)

c = c' | 1 - d / d ₀ |,

где
c - диаметр пятна, в которое размывается точка, удаленная от камеры на расстоянии d_0;
d - расстояние от камеры до точки точной фокусировки объектива;
c' - диаметр пятна, в которое размывается бесконечно удаленная точка
          c' = f ²/(dN) = (Mf)/N;
f - фокусное расстояние объектива;
N - диафрагменное число (число F) (1,4; 2; 2,8; 4, 5,6; 8; …);
M - масштаб съемки (M = f / d).

Две вертикальные черты |…| обозначают операцию вычисления абсолютной величины числа.

С точки зрения физического смысла, величину c можно рассматривать как диаметр воображаемой фотокисти, с помощью которой создается изображение на фотопленке. Чем меньше эта кисть, тем резче изображение.

Какие же основные выводы, можно сделать на основании приведенной формулы? Для ответа на этот вопрос проанализируем график полученной функции (рис. 1).

Как и следовало ожидать, в точке фокусировки (d0 = d) размытость отсутствует (c = 0). Строго говоря, благодаря дифракционным эффектам степень размытости точки в фокусе все же будет ненулевой. То есть, на практике, острый «клюв» в точке d0 = d всегда будет сглажен (см. красный пунктир на рис. 1). Размер дифракционного пятна (то есть размер минимально достижимой точки на фотопленке) прямо пропорционален диафрагменному числу N. Его величину можно оценить по приближенной формуле N/1600 [мм]. Далее в тексте диффракционные ограничения не будут приниматься в расчет, так как в большинстве практических случаев типовой размер круга нерезкости (0,03 мм) больше размера дифракционного пятна. К тому же, обсуждаемые здесь противоречия между подходом Гарольда Мерклингера и классической теорией имеют отношение к довольно протяженным областям резкости, а не к малой окрестности возле точки точной фокусировки.

Рис. 1. Степень нерезкости для объектов,            находящихся на различных            расстояниях от камеры

За точкой фокусировки степень размытости растет. Чем больше расстояние от камеры до удаленной точки, тем выше степень размытости. Однако это вовсе не означает, что бесконечно удаленная точка будет бесконечно размыта. Степень размытости на бесконечности не превышает величины c'.

Перед точкой фокусировки по мере приближения объекта к камере степень его размытости на фотопленке возрастает гораздо резче. В точке, которая расположена точно посередине между камерой и объектом, на который она сфокусирована (d₀ = d/2), степень размытости будет такой же, как и на бесконечности.

На расстоянии в четыре раза меньшем расстояния фокусировки (d₀ = d/4) степень размытости в три раза превышает величину c'.

Как видно из графика, характер зависимости c' от d₀ довольно сложен, для того чтобы с легкостью заменить исходную формулу каким-либо упрощенным выражением. Тем не менее, для достаточно малой окрестности точки d приближенную формулу найти легко. Действительно, посмотрим на тот же самый график, построенный на компьютере в полном соответствии с анализируемой нами формулой (рис. 2).

	Как видно, в области расстояний от 0,75d до 1,5d нашу фигурную кривую вполне можно заменить двумя прямыми линиями (коричневый пунктир). В этой области c/c' не превышает 40% (0,4). Далее мы будем называть эту область «зеленой зоной». Именно в этой области хорошо работают все приближенные теории.
Рис. 2

За пределами «зеленой зоны» практически все приближенные методы дают неудовлетворительный результат, так как рассматриваемую нами кривую невозможно в целом заменить двумя прямыми линиями с удовлетворительной точностью.

Добиться линеаризации модели можно и другим способом. Например, можно с помощью нелинейного преобразование трансформировать плоскость пленки в некое новое пространство. Именно так и поступил Гарольд Мерклингер. Впрочем, не будем забегать вперед. О подходе Г. Мерклингера будет рассказано ниже.

Вычисление глубины резко изображаемого пространства

Как же, пользуясь нашим графиком, вычислить глубину резко изображаемого пространства? Нет ничего проще! Для этого надо провести на нем прямую горизонтальную линию, которая соответствует устраивающему нас кругу нерезкости. Пересечение этой линии с нашей кривой и даст нам классические расчетные точки глубины резко изображаемого пространства.

Классические формулы, которые обычно используют на практике, можно найти в [1].

Рассмотрим и прокомментируем наиболее типичные варианты. На графиках, которые помещены в приведенную ниже таблицу, синим пунктиром показан уровень c'. Сплошная горизонтальная зеленая линия соответствует устраивающему нас кругу нерезкости c₀. Типовое (но, конечно, не единственно возможное) значение c₀ в узкоформатной фотографии равно 0,03 мм. Зеленая полоска под графиком изображает область резкости, которую дает применение классической теории.

!!! ПРИМЕЧАНИЕ: Графики в первом столбце таблицы демонстируют исключительно взаимное расположение различных линий, влияющих на область резкости. То, что на графиках A - D точка фокусировки находится на одном и том же расстоянии от начала координат, НЕ означает, что во всех этих случаях расстояние между камерой и объектом одно и то же. На всех графиках по горизонтальной оси отложено расстояние в единицах d, а по вертикальной оси — степень нерезкости в единицах c'.

Важно понимать, что всё изложенное выше — обычный классический подход, но в несколько нетрадиционном изложении. Теперь перейдем к анализу теории Гарольда Мерклингера.

Альтернативный подход: анализ в пространстве объектов

В своей книге «The INs and OUTs of focus» [3] Гарольд Мерклингер сформулировал ряд претензий к удобству и точности классического подхода. На его взгляд, целесообразно вести анализ не в терминах допустимого круга нерезкости на плоскости плёнки, а в терминах разрешения деталей в пространстве снимаемых объектов. Звучит непонятно? Не беспокойтесь, основную идею подхода Гарольда Мерклингера понять довольно просто.

На рис. 3 приведена схема, на основе которой строят свои умозаключения практически все сторонники «метода объектного пространства». Объектив «смотрит» на объект рабочим отверстием, диаметр которого равен f/N. Расстояние между объективом и объектом в фокусе равно d. Глубина резко изображаемого пространства определяется допустимым расхождением пунктирных линий за объектом и перед ним. Мерклингер утверждает, что чем сильнее расходятся эти линии, тем меньше разрешение деталей в пространстве снимаемых объектов, а, следовательно, и меньше резкость. Допустимое расхождение пунктирных прямых условно показано на рисунке зелеными стрелками.

Рис. 3

Объектное пространство Мерклингера и традиционно рассматриваемое пространство пленки связаны между собой через нелинейное преобразование. По сути, это один из возможных методов линеаризации исходной модели. Если говорить о разрешении в пространстве объектов, то переход к такой модели более чем оправдан. А вот оправдан ли он с точки зрения интуитивно понимаемой резкости?

В пределах ограниченного объема этой статьи, конечно же, невозможно описать всю теорию Мерклингера в подробностях. Для ознакомления с деталями заинтересованным читателям настоятельно рекомендуется прочесть оригинал [3]. В крайнем случае, можно также обратиться к популярному авторскому изложению, перевод которого на русский язык размещен на сайте Иероглиф [4].

При переходе к объектному пространству многие известные факты радикально трансформируются, что порождает массу недоразумений и неправильных трактовок. Далее будет предпринята попытка сопоставить классический подход и подход Г. Мерклингера с целью выявления и анализа наиболее явных расхождений между ними. Правда, закономерен вопрос: а можно ли вообще говорить о расхождениях в данном случае? Ведь сравниваются абсолютно разные вещи! Одно дело — пространство объектов, и совсем другое дело — плоскость пленки. Да, все так. Но ведь и Мерклингер ведет речь не о чем другом, а именно о резкости! Если бы он вел речь исключительно о разрешении или ввел бы еще какой-то новый термин, все встало бы на свои места. И не было никакой необходимости критиковать его. Ибо подход его верен, но к резкости он имеет лишь косвенное отношение. Говоря именно о резкости в рамках своей модели (то есть по сути переопределив это понятие), Мерклингер внес путаницу, ибо большинство читателей резкость понимает совсем не так. Говоря о противоречиях между класической теорией и подходом Мерклингера, автор этих строк попытался посмотреть на суть дела с точки зрения человека далекого от физики, то есть такого зрителя, который воспринимает понятие резкости в традиционном смысле. Смысл сравнения двух столь разных подходов состоит в ответе на один единственный вопрос: «какая из двух моделей наиболее соответсвует интуитивно понимаемой резкости?»

Итак, неискушенный читатель сталкивается прежде всего со следующими противоречиями:

1. Классическая теория говорит о том, что между камерой и точкой точной фокусировки степень нерезкости изменяется нелинейно, причем по мере приближения объектов к камере степень их размытости возрастает довольно резко. В объектном пространстве Мерклингера при тех же обстоятельствах диск нерезкости увеличивается линейно.

2. Пунктирные линии Мерклингера расходятся на бесконечно большую величину за объектом съемки. Классическая же теория говорит о том, что степень размытости точки на бесконечности ограничена величиной c' = f ²/(dN) = (Mf)/N.

3. Вопреки классической теории, Мерклингер утверждает, что область резкости всегда расположена симметрично относительно объекта съемки.

4. Как следует из чертежа, приведенного на рис. 3, глубина резкости зависит только от масштаба изображения и величины диафрагмы, то есть при равномасштабной съемке глубина резко изображаемого пространства не зависит от фокусного расстояния. Действительно, если мы увеличим фокусное расстояние, скажем, в два раза, то для соблюдения равенства масштабов нам придется в такой же пропорции увеличить и расстояние до объекта съемки d. Но и апертура объектива f/N также увеличится в той же пропорции. Следовательно, пунктирные линии на рис. 3 будут пересекаться под тем же самым углом. С позиций классической теории, независимость глубины резкости от фокусного расстояния при равномасштабной съемке наблюдается только в пределах «зеленой зоны»
(см. рис. 2).

Мерклингер вполне осознавал степень расхождений между своим и традиционным подходами. Об этом он явно пишет в своей книге. Тем не менее, он так и не дал удачной рекомендации, когда следует пользоваться тем или иным способом, что и породило в результате массу заблуждений.

Итак: где же истина? Какой подход в большей мере соответствует интуитивно понимаемой концепции резкости?

Есть только один способ разрешить все эти вопросы — провести экспериментальные исследования.

Так зависит ли глубина резкости от фокусного расстояния?

Для ответа на этот вопрос достаточно сделать серию равномасштабных фотографий объективами с разным фокусным расстоянием.

Для участия в эксперименте в качестве модели был приглашен тукан Спаркис, самая терпеливая модель, имеющаяся в моем распоряжении. На рис. 4 Спаркис сфотографирован в свете вспышки. Это изображение позволяет читателю судить о том, как модель выглядит в реальности. В ходе последующих съемок вспышка не применялась, дабы ее свет не влиял на зрительное восприятие. Для проведения экспериментальных съемок тукан был усажен на табуретку, установленную перед портьерой. Расстояние от переднего края табуретки до портьеры было выбрано равным 70 см. В ходе эксперимента это расстояние не изменялось. Все фотографии были сделаны при одном и том же значении диафрагмы 4,5. Во всех случаях объектив был cфокусирован на портьеру, и масштаб съемки не изменялся (f/d = const).

Рис. 4

Перед тем как обсудить результаты эксперимента, вспомним, что нам предсказывают рассматриваемые здесь теории?

По теории Мерклингера степень нерезкости тукана на всех фотографиях должна быть одной и той же. Или, по крайней мере, разрешение деталей на всех снимках должно быть одинаковым.

Согласно классическим представлениям, если для съемки в описанных условиях выбрать объектив с достаточно малым фокусным расстоянием, то съемка будет проходить вне «зеленой зоны» (см. рис. 2), при этом область резко изображаемого пространства перед точкой фокусировки будет меньше по сравнению с областью резкости за ней. По мере роста фокусного расстояния, передняя область резкости должна возрастать, а задняя уменьшаться. Этот процесс должен наблюдаться до тех пор, пока передняя область резкости не сравняется по протяженности с задней. В этом случае мы окажемся в «зеленой зоне». При дальнейшем увеличении фокусного расстояния глубина резкости меняться практически не будет.

Таким образом, для выявления ограниченности теории Мерклингера достаточно сделать снимки вне «зеленой зоны». Итак, посмотрим на результаты эксперимента.

Рис. 5.   f = 35 мм	Рис. 6.   f = 70 мм	Рис. 7.   f = 140 мм

Для получения всех трех фотоизображений, показанных на рис. 5—7, было использовано одно и то же увеличение негативов. Напомню, что равномасштабность съемки означает одинаковый размер на пленке таблички, закрепленной на портьере. Размеры тукана, конечно же, должны быть неодинаковы. Именно поэтому первый рисунок больше второго и третьего.

Результаты говорят сами за себя. Если на первой фотографии (рис. 5) глаза тукана представляют собой лишь два туманных пятна, то на последней фотографии (рис. 7) они смотрятся уже вполне четко. Табуретка на рис. 7 также выглядит явно резче по сравнению с ее изображением на рис. 6. Надо обратить внимание также на то, что с ростом фокусного расстояния не только увеличивается область резкости (перед точкой фокусировки) в традиционном понимании этого слова, но и увеличивается разрешающая способность. Это наглядно видно по буквам на левом крыле тукана.

Скептики могут возразить, что тукан на рис. 7 меньше тукана на рис. 5, и именно этим обусловлена разность в резкости и четкости. Чтобы развеять подобные сомнения, приведу изображения, полученные с тех же самых негативов, но с разной степенью увеличения. При этом в каждом случае увеличение будет подобрано так, чтобы тукан на всех фотографиях был примерно одного и того же размера. Соответствующие фотографии приведены на рис. 8—10.

Рис. 8.   f = 35 мм	Рис. 9.   f = 70 мм	Рис. 10.   f = 140 мм

Вновь видно, что и резкость и разрешающая способность в общем случае зависят от фокусного расстояния при равномасштабной съемке. Иными словами, можно утверждать, что справедливость классической теории в очередной раз доказана. Теория Мерклингера не очень подходит для описания резкости. И уж, конечно, нельзя применять этот приближенный подход для объектов, удаленных от камеры на расстояние меньше половины расстояния фокусировки.

Проверим теперь, насколько корректно теория Мерклингера описывает явления за точкой фокусировки.

Что же выбрать:
фокусировку на бесконечность или на гиперфокальное расстояние?

Гарольда Мерклингера чрезвычайно огорчила классическая рекомендация фокусироваться на гиперфокальное расстояние для достижения максимальной глубины резкости на фотографиях. Это и не удивительно. Согласно его теории, если объектив сфокусирован на любую точку, отличную от бесконечности, диск нерезкости в пространстве объектов (не путать с традиционным понятием «круг нерезкости»!) растет неограниченно за точкой фокусировки. Эту мысль наглядно иллюстрирует рис. 3, приведенный выше. Показанные на нем пунктирные линии неограниченно расходятся по мере увеличения расстояния от камеры. Бесконечное увеличение диска нерезкости в бесконечности приводит к значительному падению деталировки при изображении удаленных объектов.

Что же предлагает Мерклингер? Его совет прост: дабы избежать упомянутого расхождения линий надо сфокусировать объектив на бесконечность (см. рис. 11). В этом случае расстояние между пунктирными линиями будет постоянным. Все изображаемое пространство в этом случае как бы сканируется трубкой с постоянным диаметром, равным f/N. Для определения границ области резкости в этом случае рекомендуется оценить, можно ли будет разрешить два объекта на заданном расстоянии при сканировании пространства трубкой указанного диаметра.

Рис. 11

Согласно теории Мерклингера, фокусируясь на бесконечность вместо гиперфокального расстояния, мы существенно выигрываем в резкости и деталировке удаленных планов.

Что же на сей счет говорит классическая теория?

На рис. 12 показан график, демонстрирующий, как степень нерезкости зависит от расстояния в двух случаях: при фокусировке на гиперфокальное расстояние (красная кривая) и при фокусировке на бесконечность (синяя кривая). Как видно из сравнения этих двух графиков, при наличии в кадре объектов, расположенных ближе, чем два гиперфокальных расстояния (2h), следует фокусироваться на гиперфокальное расстояние. Если все сюжетно важные объекты, расположены дальше, чем 2h, следует предпочесть фокусировку на бесконечность.

Рис. 12 (c0 = c')

Следует еще раз подчеркнуть, что, согласно классической теории, фокусировка на гиперфокальное расстояние вполне разумна и для объектов, удаленных на бесконечность, так как размер воображаемой фотокисти, с помощью которой создается изображение на пленке, будет для бесконечно удаленных объектов ограничен величиной c'.

Теперь перейдем к экспериментам. Прежде всего, убедимся, что расхождение прямых линий, показанных на рис. 3, не ведет ни к каким катастрофическим последствиям. Разрешение в объектном пространстве, конечно же, падает. Но к резкости это не имеет практически никакого отношения.

Проще всего убедиться в этом, сфотографировав ночью любую дорогу или улицу, вдоль которой расположены одинаковые фонари (рис. 13). Кстати, Мерклингер написал, что его правила работают лучше, чем традиционные рекомендации в тех случаях, когда в кадре есть много одинаковых предметов на разном удалении от камеры (Chapter 9 в его книге). Именно такой случай и показан на рис. 13. Поэтому, этот городской пейзаж сможет рассказать нам о многом. Фотография на рис. 13 всего лишь показывает, какой объект съемки был выбран для эксперимента. Сам эксперимент — впереди.

Рис. 13

Для ответа на поставленный нами вопрос, посмотрим, как будет выглядеть этот вид при фокусировке объектива на близлежащую точку.

Рис. 14. f = 50 мм; N = 4; d = 1,5 м	Рис. 15. Увеличенный фрагмент рис. 14

На рис. 14 показан тот же самый вид, что и на рис. 13, однако объектив в данном случае был сфокусирован на расстояние 1,5 м. Фрагмент, выделенный желтой рамкой, показан крупно на рис. 15. Все выглядит точно так, как предсказывает классическая теория. Блик от источника света, удаленного на 100 м (зеленое пятно от светофора), имеет такой же размер, что и менее интенсивные блики от фонарей, удаленных более чем на 300 м (пятна, расположенные рядом со светофорным бликом).

На рис. 16. тот же вид показан с еще большей степенью нерезкости. Тут уже и без всякого увеличения видно, что при удалении источника света от камеры, формируемый им блик не увеличивается в диаметре. Иными словами, все, что удалено на 10 м, и все, что удалено на 500 м., «рисуется» на пленке фотокистью одного и того же размера. Этот факт позволяет нам надеяться, что расхождение пунктирных линий на рис. 3 не грозит катастрофическими последствиям. Тут, правда, надо вспомнить, что Мерклингер говорит о разрешении, а не о резкости.

Рис. 16. f = 50 мм; N = 2; d = 1,5 м

Но имеет ли смысл такая подмена понятий? Попробуем разобраться. Действительно, надо признать, что по мере удаления от камеры в пятно фиксированного диаметра будет «помещаться» все больше и больше деталей заданного размера. То есть, с ростом расстояния от камеры разрешающая способность падает. И в этом смысле Мерклингер прав. Однако опасаться такого положения вещей не следует, так как оно более чем естественно. С очень большой вероятностью любой человек с отличным зрением не узнает черты лица близкого знакомого с расстояния 100 м. Что же в этом противоестественного? Даже если ваш глаз сфокусирован на бесконечность, вы не вправе ожидать, что разрешающая способность для удаленных объектов будет такой же, как и для близких.

Иное дело — контурная резкость. При фокусировке глаза на бесконечность мелкие детали удаленных объектов будут не видны (вернее, не различимы), но контуры крупных элементов будут вполне четко очерчены. Предположим, вам надо изобразить на картине шпиль, сложенный из черепицы. Если в выбранном масштабе толщина шпиля должна быть равной 2 мм, и у вас есть кисточка как раз такого размера, то, конечно же, вы сможете показать сам шпиль на фоне неба как довольно резкий объект. Отдельных же черепиц, которыми выложен шпиль, вы показать с помощью такой кисточки не сможете. Ну и что? Разве это имеет отношение к резкому рисунку шпиля на фоне неба?

Иногда, чтобы продемонстрировать приоритет разрешения деталей, сторонники подхода Мерклингера говорят: «Для зрителя важней всего способность различать каждый листик, показанный на пейзаже. Если все листики на деревьях различимы, то зритель считает изображение резким». Но это совсем не так! Если различимые листики не будут иметь четких контуров, а будут изображены как мутные пятна, то с вероятностью 99% любой зритель скажет «нерезко!», и будет прав. Я даже рискну сформулировать более крамольную мысль (с позиций Мерклингера): вообще, если речь идет именно о резкости, то абсолютно неважно, различимы ли отдельные листики на деревьях или нет. Живописец может не заниматься прорисовкой (прописью) отдельных листиков, а дерево все равно будет восприниматься зрителем как резкий объект. В чем тут дело? Ответ прост: если контур дерева на фоне прорисован четко, то изображение воспринимается как резкое. И, напротив, если контур размыт, то нерезкость сразу бросается в глаза вне зависимости от числа различимых деталей.

Иными словами, я хочу сказать, что понятие резкости гораздо лучше передает идея фотокисти (работающей в пространстве картины) достаточно малого размера, нежели концепция разрешения мелких деталей в пространстве объектов. Взгляните еще раз на рис.8. Что с того, что глаза тукана на нем можно различить? Ведь это не делает изображение резким.

А коль скоро все это так, нет ничего страшного в фокусировке на гиперфокальное расстояние, даже если речь идет об очень удаленных объектах.

Теперь перейдем от рассматривания ночных бликов и теоретических размышлений к сравнению двух реальных фотоизображений. Для проверки рекомендаций Мерклингера и классической теории я решил сфотографировать довольно протяженный городской вид (рис. 17). Расстояние от камеры до ближайшего фонарного столба в кадре составило примерно 20 м. Расстояние до красного рекламного щита на удаленном доме примерно равно 250 м. Съемка производилась объективом с фокусным расстоянием 50 мм. При типовом круге нерезкости, равном 0,03 мм, и диафрагме 4 гиперфокальное расстояние будет равно 21 метру. Цель эксперимента — посмотреть, насколько резко будут показаны передний и задний планы при фокусировке на бесконечность и при фокусировке на гиперфокальное расстояние. Интересно также проверить, действительно ли деталировка заднего плана существенно улучшается, если объектив сфокусировать на бесконечность? Рис. 17 просто показывает нам общий вид в целом. Для ответа на поставленные вопросы мы будем анализировать увеличенные фрагменты соответствующих фотографий.

Рис. 17

Фрагменты фотографий, приведенные на рис. 18 и 19, позволяют получить некоторое представление о различиях в изображении дальних планов в двух рассматриваемых случаях. Рекламный щит с надписью BAZAAR находился от камеры на расстоянии в 10 раз больше гиперфокального, то есть практически на бесконечности.

Рис. 18 Фокусировка на гиперфокальное расстояние	Рис. 19 Фокусировка на бесконечность

Выигрыш в деталировке и резкости для случая фокусировки на бесконечность не столь уж и очевиден, как можно было бы ожидать, исходя из теории Мерклингера. Для того чтобы получить изображения, показанные на рис. 18 и рис. 19, я сканировал негативы с разрешеним 2820 dpi. При таком разрешении на диаметре типового круга нерезкости (0,03 мм) укладывается три пикселя. Конечно, я не сомневаюсь, что, если бы негативы сканировались с разрешением, скажем, 4000 dpi, то различия были бы более явными. Тем не менее, уместно задать вопрос: а так ли уж значительны и очевидны преимущества фокусировки на бесконечность? Если мы не намерены печатать крупным планом с узкого негатива выкадровку 2 х 3 мм, то возьму на себя смелость утверждать, что выигрыш ничтожно мал.

Теперь посмотрим на различия в изображении переднего плана (рис. 20 и 21).

Рис. 20 Фокусировка на гиперфокальное расстояние	Рис. 21 Фокусировка на бесконечность

Расстояние до изображенного фрагмента автомобиля было равно примерно 6 м. Степень увеличения на рис. 20 и 21 такая же, что и на рис. 18 и 19. В этом случае не надо напрягать глаза, чтобы понять, что фрагмент, полученный при фокусировке на бесконечность, значительно «замылен». Причем при печати полного изображения крупным форматом эта размытость стразу бы бросилась в глаза зрителю. Если сюжет требует максимальной глубины резко изображаемого пространства, то испортить его фокусировкой на бесконечность проще простого. И возможность различать (разрешать) все детали на переднем плане не спасает ситуацию.

В рассматриваемом случае при крупноформатной печати разумно все же наводить фокус на гиперфокальное расстояние. Если же предполагается печать форматом 10 х 15 см, то больших различий вообще зафиксировать не удастся. Таким образом, в любом случае надо признать справедливой классическую рекомендацию наводится на гиперфокальное расстояние, если важно получить максимально большую глубину резко изображаемого пространства.

А когда же надо фокусировать объектив на бесконечность?

Ответ, на мой взгляд, таков. Должны быть одновременно соблюдены следующие условия:

1. В кадре нет сюжетно важных деталей на расстояниях меньше гиперфокального.
2. Предполагается крупноформатная печать (более А4).
3. Для съемки используется штатив и мелкозернистая профессиональная пленка.

Если хотя бы одно из этих условий нарушено, то в подавляющем большинстве случаев можно и нужно фокусировать объектив на гиперфокальное расстояние.

Заключение

Нет никаких поводов сомневаться в том, что классическая теория хорошо работает в определенных для нее рамках. Да и сама эта теория не настолько уж сложна, чтобы заменять ее на какой-либо суррогат, претендующий на такую же общность.

Теория Гарольда Мерклингера тоже имеет право на существование, но лишь как довольно частный и весьма узкий по сфере применимости метод. Если Вам важен универсализм, то лучше пользоваться классической теорией.

Глубина резкости в общем случае зависит от масштаба съемки, значения диафрагмы и фокусного расстояния. Только если объектив сфокусирован на расстояние, значительно меньшее, чем гиперфокальное, глубина резкости не зависит от фокусного расстояния при равномасштабной съемке.

Максимальная глубина резкости на фотоснимках достигается при фокусировке на гиперфокальное расстояние. Выбирая фокусировку на бесконечность, следует не забывать, что увеличение деталировки и резкости удаленных объектов может быть достигнуто только ценой потери резкости и деталей на близкорасположенных предметах.

И, конечно же, важно не забывать о ценности собственного опыта.
Теория суха, а древо жизни и теперь живее всех живых. :-)))

* * *

Ссылки

1. И. Ефремов. Глубина резко изображаемого пространства. Известное и не очень.
           (Одна из моих статей, размещенных на этом сайте.)
2. И. Ефремов. Размываем фон по научному.
           (Еще одна из моих статей, размещенных на этом сайте.)
3. H. Merklinger. The INs and OUTs of Focus. Internet Edition
           (Книгу можно загрузить с сайта http://www.trenholm.org/hmmerk/download.html)
4. Гарольд М. Мерклингер. Наведение на резкость. (Публикация на сайте Иероглиф).

* * *

На главную страницу
Список статей

Для использования материалов этого сайта в коммерческих или некоммерческих целях необходимо получить от меня письменное разрешение, если обратное не оговорено в явной форме.