Dodatek EWzory · takPoziom · głębiejEXT OF · R.8
Dodatek E / Głębiej

Głębia ostrości w liczbach

Pełne wzory na granice głębi i hiperfokalną, tabela krążków rozmycia dla formatów i pokaz, jak bardzo wynik zależy od przyjętej umowy.

Co tu jest
Rachunek · gdzie leżą granice

Wzory i to, co z nich widać

Umowa co do krążka rozmycia zapada w Rozdziale 8. Mając ją, można policzyć granice. Wygodnie zacząć od jednej wielkości pomocniczej, zwanej odległością hiperfokalną — to odległość, przy której głębia sięga do nieskończoności:

H = f² / (N · c) + f H — odległość hiperfokalna. f — ogniskowa, N — liczba przysłony, c — krążek rozmycia. Wszystko w tych samych jednostkach, najwygodniej w milimetrach.

Ustawiając ostrość dokładnie na H, dostajesz ostrość od połowy H aż po nieskończoność — czyli najwięcej głębi, ile ten obiektyw na tej przysłonie potrafi dać. To jest chwyt znany każdemu fotoreporterowi sprzed epoki autofokusa i nadal użyteczny wszędzie tam, gdzie nie ma czasu ostrzyć.

Mając H, granice dla dowolnej odległości ostrzenia s liczą się dwoma podobnymi ułamkami:

sbliska = s · H / (H + s − f) · sdaleka = s · H / (H − s + f) s — odległość, na którą ustawiono ostrość. Gdy s zbliża się do H, mianownik drugiego ułamka dąży do zera i granica daleka ucieka do nieskończoności — to właśnie definicja hiperfokalnej.
Pięćdziesiątka, f/2,8, ostrość na 3 m, pełna klatka

H = 50² / (2,8 · 0,03) + 50 = 2500 / 0,084 + 50 = 29,8 m

granica bliska = 3000 · 29812 / (29812 + 3000 − 50) = 2,73 m

granica daleka = 3000 · 29812 / (29812 − 3000 + 50) = 3,33 m

Sześćdziesiąt centymetrów całej głębi, z czego 27 cm przed płaszczyzną ostrości i 33 cm za nią. Aktor, który zrobi krok w tył, wychodzi z ostrości — i to jest dokładnie ten rachunek, który stoi za pracą asystenta operatora.

Przesuń suwaki i zobacz, jak te granice reagują na trzy rzeczy, którymi możesz sterować:

Głębia ostrościpełna klatka, c = 0,03 mm
50 mm
f/2,8
3,0 m
0,3 m1 m3 m 10 m30 m ostrość H oś logarytmiczna — inaczej bliski koniec byłby nieczytelny głębia: 0,60 m
50 mm, f/2,8, ostrość 3,0 m: od 2,73 m do 3,33 m. Hiperfokalna 29,8 m.
Umowa w liczbach · tabela i jej rewers

Krążek rozmycia dla formatów

Klasyczna wartość c bierze się z jednego założenia: plamka ma być mniejsza niż to, co oko rozróżni na powiększonej odbitce. Przeliczone wstecz na format daje regułę przekątna podzielona przez 1500 — i to jest źródło wszystkich liczb w pierwszej kolumnie poniżej.

FormatWymiarPrzekątnac klasycznec dla 4K
Micro 4/317,3 × 13,0 mm21,6 mm0,014 mm0,009 mm
APS-C23,6 × 15,7 mm28,4 mm0,019 mm0,012 mm
Super 3524,9 × 18,7 mm31,1 mm0,021 mm0,013 mm
Pełna klatka36,0 × 24,0 mm43,3 mm0,029 mm0,019 mm
Alexa LF36,7 × 25,5 mm44,7 mm0,030 mm0,019 mm
65 mm52,6 × 23,0 mm57,4 mm0,038 mm0,027 mm

Kolumna „c klasyczne” to przekątna / 1500. Kolumna „c dla 4K” to dwa piksele obrazu 3840 w poziomie, przeliczone na szerokość danego formatu.

Druga kolumna jest tą, która ma dziś znaczenie, i warto zobaczyć, skąd się bierze. Materiał dostarczany w 4K ma 3840 pikseli na szerokości kadru. Dla pełnej klatki jeden piksel to 36 / 3840 = 0,0094 mm. Przyjmując, że plamka wielkości dwóch pikseli jest jeszcze do przyjęcia, dostajemy c = 0,019 mm zamiast klasycznych 0,029.

O ile ciaśniej trzeba czytać skalę na obiektywie

kryterium łagodne 0,029 / 0,019 = 1,5× → log₂1,5 = 0,6 działki

kryterium ostre plamka 1 piksel: 0,029 / 0,0094 = 3,1× → log₂3,1 = 1,6 działki

skala grawerowana wiele skal używa c = 0,033 mm, co dokłada jeszcze 0,2 działki

Stąd zakres „od jednej do dwóch przysłon”, o którym mowa w rozdziale — nie jest to niedbałość, tylko rzeczywista rozpiętość między łagodnym a ostrym kryterium. Głębia jest wprost proporcjonalna do c, więc każde podwojenie wymagań co do plamki to dokładnie jedna działka przysłony. Wybierz kryterium świadomie i trzymaj się go w całej sekwencji — najgorsze jest mieszanie.

Dla artysty CG płynie z tego jedna twarda zasada: krążek rozmycia jest parametrem dostawy, nie parametrem kamery. Ujęcie idące do kina i to samo ujęcie idące na serwis streamingowy mają tę samą optykę i różną głębię ostrości — i jeśli ktoś w pipelinie ustawia c raz na projekt, powinien to robić po stronie mastera, a nie po stronie plate'u.

Podział strefy · gdzie naprawdę działa reguła 1/3

Ile jest przed płaszczyzną, a ile za nią

Odejmując odległość ostrzenia od obu granic, dostajemy głębokość strefy przed płaszczyzną i za nią. Oba wyrażenia upraszczają się do bliźniaczych ułamków o tym samym liczniku:

przód = s(s − f) / (H + s − f) · tył = s(s − f) / (H − s + f) s — odległość ostrzenia, f — ogniskowa, H — hiperfokalna. Liczniki są identyczne, więc cała asymetria siedzi w mianownikach: jeden ma plus, drugi minus.

Skoro liczniki się skracają, sam stosunek podziału jest wyjątkowo prosty:

przód / tył = (H − s + f) / (H + s − f) Nie zależy od krążka rozmycia ani od przysłony inaczej niż przez H. Przy s znacznie mniejszym od H iloraz dąży do jedności — czyli do podziału pół na pół.

Z tego wzoru da się odczytać dokładnie to, czego reguła kciuka nie mówi. Podstaw przód/tył = 1/2, pomiń f jako małe wobec H, i wyjdzie 2(H − s) = H + s, czyli s = H/3.

Pięćdziesiątka, f/2,8, pełna klatka — H = 29,8 m

s = 0,3 m (29,8 − 0,3 + 0,05)/(29,8 + 0,3 − 0,05) = 0,98 → 49% / 51%

s = 10 m (29,8 − 10 + 0,05)/(29,8 + 10 − 0,05) = 0,50 → 33% / 67%

s = 20 m (29,8 − 20 + 0,05)/(29,8 + 20 − 0,05) = 0,20 → 17% / 83%

s = 29,8 m mianownik pierwszego ułamka zeruje się → 0% / ∞

Reguła „jedna trzecia przed, dwie trzecie za” trafia w jeden punkt — s = H/3, tu dziesięć metrów. Poniżej niego podział zbliża się do równego, powyżej przechyla się coraz mocniej w tył. Przy typowym dystansie portretowym reguła kłamie: na trzech metrach podział wynosi 45% / 55%, czyli praktycznie po równo.

Praktyczny wniosek dla ustawiania ostrości na scenę o głębi jest więc ostrożniejszy, niż podpowiada reguła. Przy bliskich dystansach ostrość idzie mniej więcej na środek zakresu, w którym poruszają się aktorzy. Dopiero przy dystansach rzędu jednej trzeciej hiperfokalnej i większych opłaca się przesuwać ją ku przedniemu końcowi.

Granice stosowalności · kiedy te wzory pękają

Czego te wzory nie obejmują

Wszystko powyżej zakłada milcząco trzy rzeczy. Warto je wypisać, bo każda z nich ma miejsce, w którym przestaje obowiązywać.

Do tego dochodzi ograniczenie, którego nie da się usunąć żadną poprawką: krążek rozmycia jest umową, a nie wielkością mierzalną. Każda liczba wychodząca z tych wzorów jest dokładna dokładnie w takim stopniu, w jakim trafnie zgadłeś, jak duża plamka jeszcze ujdzie widzowi. Dlatego głębia ostrości podana z dokładnością do centymetra jest w praktyce podana z dokładnością do wybranego kryterium — i przy zmianie ekranu przestaje być prawdziwa.