Ini adalah pertanyaan yang sangat bagus, dan yang memiliki jawaban berbeda tergantung pada konteksnya. Anda menyebutkan beberapa pertanyaan spesifik yang masing-masing dapat menjamin jawaban mereka sendiri. Saya akan mencoba mengatasinya lebih sebagai satu kesatuan di sini.
P. Apakah ini hanya properti lensa?
A. Sederhananya, tidak , meskipun jika Anda mengabaikan CoC, orang bisa (mengingat matematika) membuat argumen bahwa itu adalah. Kedalaman bidang adalah hal yang "kabur", dan sangat tergantung pada konteks tampilan. Maksud saya, ini tergantung pada seberapa besar gambar akhir yang dilihat terkait dengan resolusi asli sensor; ketajaman visual pemirsa; aperture yang digunakan saat mengambil bidikan; jarak ke subjek saat mengambil bidikan.
Q. Dapatkah lensa dirancang untuk memberikan kedalaman bidang yang lebih besar untuk bukaan dan jarak fokus yang sama?
A. Mengingat matematika, saya harus mengatakan tidak. Saya bukan seorang insinyur optik, jadi terima apa yang saya katakan di sini dengan butiran garam yang diperlukan. Saya cenderung mengikuti matematika, yang cukup jelas tentang kedalaman bidang.
Q. Apakah itu berubah dengan ukuran sensor kamera?
A. Pada akhirnya, itu tergantung di sini. Yang lebih penting daripada ukuran sensor adalah Circle of Confusion (CoC) minimum dari media pencitraan. Anehnya, Lingkaran Kebingungan dari media pencitraan tidak selalu merupakan sifat intrinsik, karena CoC minimum yang dapat diterima sering ditentukan oleh ukuran maksimum yang ingin Anda cetak. Sensor digital memang memiliki ukuran minimum tetap untuk CoC, karena ukuran sensor tunggal adalah sekecil setiap titik cahaya yang bisa didapat (dalam sensor Bayer, ukuran kuartet sensor sebenarnya adalah resolusi terkecil.)
Q. Apakah itu berubah dengan ukuran cetak?
A. Diberikan jawaban untuk pertanyaan sebelumnya, mungkin. Menskalakan gambar di atas, atau bahkan di bawahnya, ukuran cetak "asli" dapat memengaruhi nilai apa yang Anda gunakan untuk CoC minimum yang dapat diterima. Oleh karena itu, ya, ukuran yang Anda ingin cetak lakukan memainkan peran, namun saya akan mengatakan peran umumnya kecil kecuali jika Anda mencetak pada ukuran yang sangat besar.
Secara matematis, jelas mengapa DoF bukan hanya fungsi dari lensa, dan melibatkan media pencitraan atau ukuran cetak dari perspektif CoS. Untuk secara jelas menentukan faktor-faktor DoF:
Depth of Field adalah fungsi dari Panjang Fokus, Bukaan Efektif, Jarak ke Subjek dan Lingkaran Minimum Kebingungan. Minimum Circle of Confusion adalah tempat segala sesuatu menjadi kabur, karena dapat dilihat sebagai fungsi media pencitraan, atau fungsi ukuran cetak.
Ada beberapa rumus matematika yang dapat digunakan untuk menghitung kedalaman bidang. Sayangnya, tampaknya tidak ada formula tunggal yang secara akurat menghasilkan kedalaman bidang pada jarak berapa pun untuk subjek. Hyperfocal Distance, atau jarak di mana Anda secara efektif mendapatkan DoF maksimum, dapat dihitung sebagai berikut:
H = f 2 / (N * c)
Dimana:
H = jarak hyperfocal
f = panjang fokus
N = f-number (bukaan relatif)
c = lingkaran kebingungan
Lingkaran kebingungan adalah nilai unik di sini, jadi kita akan membahasnya nanti. CoC rata-rata yang berguna untuk sensor digital dapat diasumsikan pada 0,021mm . Rumus ini memberi Anda jarak hyperfocal, yang tidak persis memberi tahu Anda apa kedalaman bidang Anda, melainkan memberi tahu Anda jarak subjek yang harus Anda fokuskan untuk mendapatkan kedalaman bidang maksimum. Untuk menghitung yang sebenarnya Depth of Field, Anda perlu perhitungan tambahan. Rumus di bawah ini akan memberikan DoF untuk jarak subjek sedang ke besar, yang lebih khusus berarti ketika jarak ke subjek lebih besar dari panjang fokus (yaitu bidikan non-makro):
Dn = (H * s) / (H + s)
Df = (H * s) / (H - s) {for s <H
DOF = Df - Dn
DOF = (2 * H * s) / (H 2 - s 2 ) {untuk s <H
Dimana:
Dn = Batas dekat DoF
Df = Batas jauh DoF
H = Jarak hyperfocal (rumus sebelumnya)
s = Jarak subjek (jarak di mana lensa difokuskan, mungkin sebenarnya bukan "subjek")
Ketika jarak subjek adalah jarak hyperfocal:
Df = 'infinity' Dn = H / 2
Ketika jarak subjek lebih besar dari jarak hyperfocal:
Df = infinite Dn = 'infinity'
Istilah 'tak terbatas' di sini tidak digunakan dalam arti klasik, melainkan lebih merupakan istilah teknik optik yang berarti titik fokus di luar jarak hyperfocal. Rumus lengkap untuk menghitung DOF secara langsung, tanpa terlebih dahulu menghitung jarak hyperfocal, sebagai berikut (pengganti untuk H):
DOF = 2Ncf 2 s 2 / (f 4 - N 2 c 2 s 2 )
Jika kita mengabaikan ukuran dan film cetak, untuk sensor digital yang diberikan dengan kerapatan piksel tertentu , DoF adalah fungsi dari panjang fokus, bukaan relatif, dan jarak subjek. Dari itu, orang dapat membuat argumen bahwa DoF adalah murni fungsi lensa, karena "jarak subjek" mengacu pada jarak di mana lensa difokuskan, yang juga akan menjadi fungsi lensa.
Dalam kasus rata-rata, orang dapat berasumsi bahwa CoC selalu minimum yang dapat dicapai dengan sensor digital, yang saat ini masuk dengan rata-rata 0,021mm, meskipun kisaran realistis yang mencakup sensor APS-C, APS-H, dan Full Frame mencakup di mana saja dari 0,015mm - 0,029mm . Untuk ukuran cetak paling umum, sekitar 13x19 "atau lebih rendah, CoC yang dapat diterima adalah sekitar 0,05mm, atau sekitar dua kali rata-rata untuk sensor digital. Jika Anda adalah tipe yang suka mencetak pada ukuran yang sangat besar, CoC bisa menjadi faktor (membutuhkan kurang dari 0,01mm), dan DoF Anda yang terlihat dalam pembesaran besar akan lebih kecil dari yang Anda hitung secara matematis.
Formula di atas hanya berlaku ketika jarak yang slumayan lebih besar dari panjang fokus lensa. Dengan demikian, itu rusak untuk fotografi makro. Dalam hal fotografi makro, jauh lebih mudah untuk mengekspresikan DoF dalam hal panjang fokus, bukaan relatif, dan perbesaran subjek (yaitu 1,0x):
DOF = 2Nc * (((m / P) + 1) / m 2 )
Dimana:
N = f-number (bukaan relatif)
c = Minimum CoC
m = perbesaran
P = pembesaran pupil
Rumusnya cukup sederhana, di luar aspek pembesaran pupil. Lensa makro yang benar dan dibangun dengan benar akan memiliki murid masuk dan keluar yang sebagian besar setara (ukuran lubang seperti yang dilihat melalui bagian depan lensa (pintu masuk) dan ukuran lubang seperti yang dilihat dari bagian belakang lensa (keluar)) , meskipun mereka mungkin tidak persis sama. Dalam kasus seperti itu, seseorang dapat mengasumsikan nilai 1 untuk P, kecuali jika Anda memiliki keraguan yang masuk akal.
Tidak seperti DoF untuk jarak subjek sedang hingga besar, dengan fotografi makro 1: 1 (atau lebih baik), Anda SELALU memperbesar untuk dicetak, bahkan jika Anda mencetak pada 2x3 ". Pada ukuran cetak umum seperti 8x10, 13x19, dll., Faktornya pembesaran bisa sangat besar.Satu harus mengasumsikan CoC adalah pada resolusi minimum untuk media pencitraan Anda, yang masih mungkin tidak cukup kecil untuk mengimbangi penyusutan DoF jelas karena pembesaran.
Selain matematika yang kompleks, DoF dapat divisualisasikan secara intuitif dengan pemahaman dasar cahaya, bagaimana optik membelokkan cahaya, dan apa efek aperture terhadap cahaya.
Bagaimana aperture mempengaruhi kedalaman bidang? Itu akhirnya bermuara pada sudut-sudut sinar cahaya yang benar-benar mencapai bidang gambar. Pada bukaan yang lebih lebar, semua sinar, termasuk yang dari tepi luar lensa, mencapai bidang gambar. Diafragma tidak menghalangi sinar cahaya yang masuk, sehingga sudut maksimum cahaya yang dapat mencapai sensor tinggi (lebih miring). Ini memungkinkan CoC maksimum menjadi besar, dan perkembangan dari titik fokus cahaya ke CoC maksimum cepat:
Pada bukaan yang lebih sempit, diafragma TIDAK menghalangi sebagian cahaya dari pinggiran kerucut cahaya, sementara cahaya dari tengah diizinkan lewat. Sudut maksimum sinar cahaya yang mencapai sensor rendah (kurang miring). Ini menyebabkan CoC maksimum menjadi lebih kecil, dan perkembangan dari titik fokus cahaya ke CoC maksimum lebih lambat. (Dalam upaya menjaga diagram sesederhana mungkin, efek penyimpangan berbentuk bola diabaikan, sehingga diagram tersebut tidak 100% akurat, tetapi tetap harus menunjukkan intinya):
Aperture mengubah laju pertumbuhan CoC. Lubang yang lebih luas meningkatkan laju pertumbuhan blur lingkaran yang tidak fokus, karenanya DoF lebih dangkal. Lubang yang lebih sempit mengurangi laju pertumbuhan lingkaran kabur dari fokus, sehingga DoF lebih dalam.
Bukti
Seperti halnya segala sesuatu, kita harus selalu membuktikan konsep dengan benar-benar menjalankan matematika. Berikut adalah beberapa hasil yang menarik ketika menjalankan formula di atas dengan kode F # di utilitas baris perintah F # Interaktif (mudah bagi siapa saja untuk mengunduh dan memeriksa ulang):
(* The basic formula for depth of field *)
let dof (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) = (2.0 * N * c * f**2. * s**2.)/(f**4. - N**2. * c**2. * s**2.);;
(* The distance to subject. 20 feet / 12 inches / 2.54 cm per in / 10 mm per cm *)
let distance = 20. / 12. / 2.54 / 10.;;
(* A decent average minimum CoC for modern digital sensors *)
let coc = 0.021;;
(* DoF formula that returns depth in feet rather than millimeters *)
let dof_feet (N:float) (f:float) (c:float) (s:float) =
let dof_mm = dof N f c s
let dof_f = dof_mm / 10. / 2.54 / 12.
dof_f;;
dof_feet 1.4 50. coc distance
> val it : float = 2.882371793
dof_feet 2.8 100. coc distance
> val it : float = 1.435623728
Output dari program di atas menarik, karena menunjukkan bahwa kedalaman bidang memang secara langsung dipengaruhi oleh panjang fokus sebagai faktor independen dari bukaan relatif, dengan asumsi hanya perubahan panjang fokus dan yang lainnya tetap sama. Kedua DoF bertemu di f / 1.4 dan f / 5.6, seperti yang ditunjukkan oleh program di atas:
dof_feet 1.4 50. coc distance
> val it : float = 2.882371793
dof_feet 5.6 100. coc distance
> val it : float = 2.882371793
Hasil yang menggelitik, jika sedikit non-intuitif. Konvergensi lain terjadi ketika jarak disesuaikan, yang memberikan korelasi yang lebih intuitif:
let d1 = 20. * 12. * 2.54 * 10.;;
let d2 = 40. * 12. * 2.54 * 10.;;
dof_feet 2.8 50. coc d1;;
> val it : float = 5.855489431
dof_feed 2.8 100. coc d2;;
> val it : float = 5.764743587
