피사계

DOF(Depth of Field)는 카메라로 캡처한 이미지에서 허용 가능한 선명한 초점에 있는 가장 가까운 물체와 가장 먼 물체 사이의 거리입니다.

필드 깊이에 영향을 미치는 요인

한 번에 하나의 물체 거리에만 초점을 맞출 수 있는 카메라의 경우, 필드 깊이는 허용 가능한 선명한 ^[1]초점에 있는 가장 가까운 물체와 가장 먼 물체 사이의 거리입니다."허용될 정도로 날카로운 초점"은 "혼란의 원"이라는 속성을 사용하여 정의됩니다.

자기장의 깊이는 초점 거리, 피사체까지의 거리, 허용 가능한 혼돈 크기 원 및 ^[2]개구부에 의해 결정될 수 있다.때로는 다양한 기술과 장비로 피사계 깊이의 한계를 극복할 수 있습니다.대략적인 필드 깊이는 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

$\디스플레이 스타일\text{D}OF}}\약 {frac {2u^{2}Nc}{f^{2}}}}$

(c), 초점거리(f), f-숫자(N), 피사체까지의 거리(^[3][4]u)에 대하여.

허용 가능한 혼돈 원의 거리 또는 크기가 증가함에 따라, 필드의 깊이는 증가하지만, 개구부의 크기를 늘리거나 초점 거리를 늘리면 필드의 깊이가 감소합니다.자기장의 깊이는 F-숫자와 혼동의 원에 따라 선형으로 변화하지만 초점 거리와 피사체까지의 거리의 제곱에 비례하여 변화한다.그 결과, 매우 가까운 거리에서 촬영된 사진들은 상대적으로 훨씬 더 작은 화질 깊이를 갖게 된다.

센서 크기는 직관에 반하는 방식으로 DOF에 영향을 미칩니다.혼동의 원은 센서 크기와 직접 연결되어 있기 때문에 초점 거리와 조리개를 일정하게 유지하면서 센서의 크기를 줄이면 (크롭 팩터에 의해) 필드의 깊이가 감소합니다.그러나 결과 이미지는 다른 시야를 갖게 됩니다.초점 거리가 시야를 유지하도록 변경되면 초점 거리가 변경되어 더 작은 센서에서 DOF의 감소가 상쇄되고 자르기 계수에 의해 확대됩니다.^[5][6][7][8]

렌즈 개구부의 효과

주어진 피사체 프레임 및 카메라 위치에 대해 DOF는 렌즈 조리개 직경에 의해 제어되며, 이는 보통 f-number(렌즈 초점 거리와 조리개 직경의 비율)로 지정됩니다.조리개 직경 감소(확대)f-number)는 얕은 각도로 이동하는 빛만 개구부를 통과하기 때문에 DOF를 증가시킵니다.각도가 얕기 때문에 광선은 더 먼 거리에서 ^[9]허용 가능한 혼돈 원 안에 있습니다.

초점 평면에 있는 피사체 이미지의 특정 크기에 대해, 초점 거리 렌즈에 동일한 f-번호가 동일한 ^[10]필드 깊이를 제공합니다.이는 DOF 방정식에서 영상 크기가 일정할 때 비율 u/f가 일정하다는 점에 주목함으로써 명백합니다.예를 들면, 초점 거리를 2배로 하면, 피사체 거리도 2배로 해, 피사체 화상 사이즈를 같게 한다.이러한 관찰은 "초점 길이가 f/stop보다 초점을 끊는 데 두 배 더 중요하다"^[11]는 일반적인 개념과 대비되며, 이는 일정한 영상 크기가 아닌 일정한 피사체 거리에 적용된다.

동영상은 조리개 컨트롤을 제한적으로만 사용합니다.촬영자는 일반적으로 내부를 위해 하나의 조리개 설정을 선택하고 외부를 위해 다른 조리개 설정을 선택하고 카메라 필터나 조도를 사용하여 노출을 조정합니다.조리개 설정은 다양한 특수 효과를 내기 위해 필드 깊이의 변화를 사용하는 스틸 사진에서는 더 자주 조정됩니다.

혼동의 영향

정확한 초점은 ^[a]렌즈에서 정확한 거리에서만 가능합니다. 이 거리에서는 점 개체가 점 이미지를 생성합니다.그렇지 않으면 점 객체는 구멍과 같은 모양의 흐릿한 점(일반적으로 원형)을 생성합니다.이 원형 점이 충분히 작으면 시각적으로 점과 구별할 수 없고 초점이 맞춰져 있는 것처럼 보입니다.점과 구별할 수 없는 가장 큰 원의 지름은 허용 가능한 혼란의 원 또는 비공식적으로 단순히 혼란의 원이라고 알려져 있습니다.이 허용 가능한 혼동의 원보다 작은 흐릿한 점을 생성하는 점은 허용 가능한 선명도로 간주됩니다.

허용 가능한 혼동의 원은 최종 이미지를 사용하는 방법에 따라 달라집니다.일반적으로 25cm ^[13]떨어진 곳에서 보는 이미지의 경우 0.25mm로 허용됩니다.

35mm 동영상의 경우 필름의 이미지 영역은 약 22mm x 16mm입니다.허용 오차 한계는 일반적으로 0.05mm(0.002인치) 직경으로 설정되었지만 크기가 약 절반인 16mm 필름의 경우 허용 오차가 0.025mm(0.001인치)^[14]로 더 엄격합니다.35mm 생산에 대한 보다 현대적인 관행에서는 교란 원 한도를 0.025mm(0.001인치)^[15]로 설정합니다.

카메라의 움직임

"카메라 무브먼트"라는 용어는 렌즈 홀더와 필름 홀더의 회전(현대 용어로 스윙 및 틸트) 및 변속 조정을 의미합니다.이러한 기능은 1800년대부터 사용되었으며 뷰 카메라, 테크니컬 카메라, 틸트/시프트 또는 투시 제어 렌즈가 장착된 카메라 등에 여전히 사용되고 있습니다.렌즈 또는 센서를 회전시키면 초점 평면(POF)이 회전하고, 또한 허용 가능한 초점 필드가 POF와 함께 회전합니다. 또한 DOF 기준에 따라 허용 가능한 초점 필드의 모양도 변경됩니다.스위블이 0으로 설정된 카메라의 DOF 계산은 1940년대 이전부터 논의, 공식화 및 문서화되어 왔지만, 스위블이 0이 아닌 카메라의 계산은 1990년에 시작된 것으로 보인다.

Zero Swivel 카메라의 경우보다 Swivel이 Zero가 아닐 때 DOF에 대한 기준을 설정하고 계산을 설정하는 방법이 다양합니다.물체가 POF에서 멀어지면 점차 선명도가 저하되고 일부 가상 평면 또는 곡면에서는 선명도가 저하될 수 없습니다.어떤 사진작가는 계산을 하거나 표를 사용하고, 어떤 사진작가는 장비에 표시를 사용하고, 어떤 사진작가는 이미지를 미리 보고 판단합니다.

POF가 회전할 때 DOF의 근원 한계는 카메라에 가장 가까운 쐐기 모양의 것으로 간주하거나 ^[16][17]POF와 평행한 것으로 간주할 수 있다.

객체 필드 계산 방법

기존의 필드 깊이 공식은 실제로 사용하기 어려울 수 있습니다.대안으로 초점거리 ^[b]및 f-번호에 관계없이 동일한 유효계산을 할 수 있다.Moritz von Rohr와 이후 Merklinger는 효과적인 절대 개구 직경이 특정 ^[18]상황에서 유사한 공식에 사용될 수 있다는 것을 관찰했다.

또한, 기존의 장심도 공식은 가까운 물체와 먼 물체에 대해 동일한 허용 가능한 혼동의 원을 가정한다.Merklinger는^[c] 멀리 있는 물체는 종종 선명하게 인식되기 위해 훨씬 더 날카로울 필요가 있는 반면, 가까이 있는 물체는 필름에서 더 크므로 그렇게 ^[18]날카로울 필요가 없다고 제안했다.멀리 있는 물체의 세부사항 손실은 극단적으로 확대된 경우 특히 두드러질 수 있습니다.멀리 있는 물체에서 이러한 추가적인 선명도를 달성하려면 보통 초점 거리(때로는 거의 무한대)를 넘어서 초점을 맞추어야 합니다.예를 들어, 전방에서 교통 볼라드로 도시 경관을 촬영하는 경우, Merklinger에 의해 객체장법이라고 불리는 이 접근법은 무한대에 매우 가깝게 초점을 맞추고 볼라드를 충분히 선명하게 만들기 위해 정지할 것을 권장합니다.이 접근방식을 사용하면 전경 물체를 항상 완벽하게 선명하게 만들 수는 없지만 멀리 있는 물체를 인식할 수 있는 것이 가장 중요한 경우 가까운 물체의 선명도 상실은 허용될 수 있다.

앤젤 애덤스와 같은 다른 작가들은 반대 입장을 취했는데, 전경 물체의 미세한 선명도가 장면의 ^[19]먼 부분에서 약간 선명하지 않은 것보다 보통 더 혼란스럽다고 주장한다.

DOF 제한 극복

일부 방법 및 장치는 외관 DOF를 변경할 수 있으며, 일부 방법 및 장치는 이미지 작성 후 DOF를 결정할 수도 있습니다.예를 들어 포커스 스태킹은 다른 평면에 초점을 맞춘 여러 이미지를 결합하므로 개별 소스 이미지보다 가시적인 필드 깊이가 더 크거나 더 작은 이미지가 생성됩니다.마찬가지로 피사체의 3차원 형상을 재구축하기 위해 필드 깊이가 다른 여러 장의 사진으로부터 깊이 맵을 생성할 수 있다.Xiong와 Shafer는 부분적으로 "초점 범위와 디포커스 범위 측정의 정밀도를 개선하면 효율적인 형상 복구 방법으로 ^[20]이어질 수 있다"고 결론지었다.

또 다른 접근법은 포커스 스위프입니다.단일 노출 동안 초점 평면이 전체 관련 범위에 걸쳐 스위프됩니다.이로 인해 흐릿한 이미지가 생성되지만 오브젝트 깊이와 거의 독립적인 컨볼루션 커널을 사용하여 계산 디콘볼루션 후 흐릿함이 거의 제거됩니다.모션 블러(motion blur)^[21]를 극적으로 줄일 수 있는 이점이 있습니다.

다른 테크놀로지에서는 렌즈 설계와 후처리를 조합하여 사용합니다.웨이브프론트 코딩은 제어된 수차를 광학 시스템에 추가하는 방법으로,^[22] 프로세스 후반부에서 초점과 피사계 깊이를 향상시킬 수 있습니다.

렌즈 디자인은 훨씬 더 바뀔 수 있습니다. 색채 조정에서는 각 색 채널의 렌즈 조리개가 다르도록 수정됩니다.예를 들어 빨간색 채널은 f/2.4, 녹색 채널은 f/2.4, 파란색 채널은 f/5.6일 수 있습니다.따라서 파란색 채널은 다른 색상보다 필드 깊이가 커집니다.이미지 처리는 빨간색 및 녹색 채널에서 흐릿한 영역을 식별하고 이러한 영역에서 파란색 채널에서 더 선명한 에지 데이터를 복사합니다.그 결과, 다양한 f-number의 ^[23]최적인 피쳐를 조합한 이미지가 완성됩니다.

극단적으로 광시야 카메라는 장면에 대한 4D 광시야 정보를 포착하기 때문에 촬영 후 초점이나 화질 깊이를 변경할 수 있다.

회절과 DOF

회절은 높은 F-number에서 화상의 선명도를 잃게 하고,^[24] 따라서 전위의 깊이를 제한합니다.일반적인 사진 촬영에서 이것은 거의 문제가 되지 않습니다. 왜냐하면 큰 사진이기 때문입니다.f-일반적으로 긴 노출 시간이 필요하며 모션 블러는 회절에 의한 손실보다 더 큰 선명도의 손실을 일으킬 수 있습니다.그러나 근접 촬영에서는 회절이 더 큰 문제이며, 사진작가가 매우 작은 ^[25][26]구멍으로 시야 깊이를 최대화하려고 하기 때문에 DOF와 전체적인 선명도 사이의 트레이드오프가 상당히 두드러질 수 있다.

Hansma와 Peterson은 개별 블러 ^[27][28]스팟의 루트-제곱 조합을 사용하여 디포커스와 회절의 결합 효과를 결정하는 것에 대해 논의했습니다.Hansma의 접근법에 따라f- 가능한 최대 선명도를 제공하는 수치; 피터슨의 접근법에 따라 최소값이 결정됩니다.f- 최종 이미지에서 원하는 선명도를 제공하고 원하는 선명도를 ^[d]얻을 수 있는 최대 필드 깊이를 산출하는 숫자입니다.이 두 가지 방법을 조합하면 최대값과 최소값을 제공하는 것으로 간주할 수 있다.f- 조건(예: 잠재적 모션 블러)이 허용하는 범위 내의 값을 자유롭게 선택할 수 있는 특정 상황에 대한 숫자.Gibson은 카메라 렌즈 이상, 렌즈 회절 및 이상 확대, 네거티브 에멀전,^[24][e] 인쇄 용지의 흐림 효과를 추가로 고려하면서 이와 유사한 논의를 하고 있습니다.쿠진은 최적의 f-number에 대한 한스마의 공식과 본질적으로 같은 공식을 제공했지만,^[29] 그 유래에 대해서는 언급하지 않았다.

Hopkins, Stokseth,^[30][31] Williams와 Becklund는^[32] 변조 전달 ^[33][34]함수를 사용하여 결합된 효과에 대해 논의했다.

DOF 척도

많은 렌즈에는 주어진 초점 거리에 대한 DOF를 나타내는 눈금이 포함되어 있습니다.f-number. 이미지의 35mm 렌즈가 일반적입니다.이 렌즈는 거리 척도(피트 및 미터)를 포함합니다. 표시된 거리가 큰 흰색 지수 마크의 반대편에 설정되면 포커스가 해당 거리로 설정됩니다.거리 척도 아래의 DOF 척도는 다음 항목에 해당하는 지수의 양쪽에 표시를 포함한다.f- - - 。렌즈가 소정의 값으로 설정되어 있는 경우f-번호, DOF는 다음과 같이 정렬된 거리 사이에서 확장됩니다.f- 번호 표시.

사진작가는 렌즈 스케일을 사용하여 필요한 초점 거리와 ^[35]조리개를 찾기 위해 원하는 깊이에서 뒤로 작업할 수 있습니다.표시된 35mm 렌즈의 경우 DOF가 1m에서 2m까지 연장되는 것을 원하는 경우, 인덱스 마크가 해당 거리에 대한 표시 사이에 중앙에 오도록 초점이 설정되며, 개구부는 다음과 같이 설정됩니다.f/11.^[f]

뷰 카메라에서는 포커스와f- 필드 깊이를 측정하여 간단한 계산을 통해 수치를 얻을 수 있습니다.일부 뷰 카메라에는 DOF 계산기가 포함되어 있어 포커스와f- 사진작가가 ^[36][37]계산하지 않아도 되는 숫자.

초점 거리

근접: 원거리 분포

피험자 앞의 DOF는 항상 피험자 앞의 DOF보다 커집니다.피사체가 초점거리 이상일 경우 원점 DOF는 무한하므로 비율이 1:θ가 됩니다. 피사체 거리가 감소하면 원점 DOF 비율이 증가하여 고배율로 통일성에 가까워집니다.일반적인 세로 방향 거리에서의 큰 구멍의 경우 비율은 여전히 1:1에 가깝습니다.

DOF 공식

이 섹션에서는 필드 깊이를 평가하기 위한 몇 가지 추가 공식에 대해 설명하지만, 이들 모든 공식은 상당한 단순화 가정을 따릅니다. 예를 들어 가우스 광학의 근축 근사치를 가정합니다.그것들은 실용적인 사진에 적합하며, 렌즈 디자이너들은 훨씬 더 복잡한 것을 사용한다.

초점 및f- DOF 제한부터의 수

근접 및 원거리 DOF $제한{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle {DN\mathrm{}}_{}}${\$displaystyle D_{\mathrm {N}}$ $및$ ${\displaystyle {D\mathrm{}}_{}}$ F$${\$displaystyle D_{\mathrm {F$의 경우 포커스가 다음과 같이 설정되어 있을 때 필요한 - 숫자는 가장 작습니다.

${\displaystyle s=snarfrac {2D_{\mathrm {N}}}D_{\mathrm {F}}}{D_{\mathrm {N}}}}},$

근거리와 원거리의 조화 평균실제로 이 값은 얕은 필드 ^[40]깊이에 대한 산술 평균과 동일합니다.뷰 카메라 사용자는 포커스가 확산될 ^[41]때 ${\displaystyle {v\mathrm{}}_{}}$ N${\displaystyle {}_{}}$- ${\displaystyle {v\mathrm{}}_{}}$F {\$displaystyle v_{\mathrm {N}-v_{\mathrm {F}}}$의 $차이$를 참조할 수 있습니다.

전경 및 배경 흐림

피사체가 $거리{\displaystyle }$s(\$displaystyle$ s$)$에 있고 포그라운드 또는 $배경$이 거리$$D(\$displaystyle$D$)$에 있는 경우 피사체와 포그라운드 또는 배경 사이의 거리를 다음과 같이 표시합니다.

$\displaystyle x_{\mathrm {d} = D-s .}$

상세한 거리에 그blur 원판경 b{\displaystyle b})d{\displaystyle x_{\mathrm{d}}}은 본론에서 확대 ms{\displaystyle m_{\mathrm{s}의 적용을 함수로}}, 초점 길이 f{\displaystyle f},f-number N{N\displaystyle}, 또는 alternativel 표현될 수 있다.y$조리개{\displaystyle }$ d$(displaystyle$ d$)$에 따라

${\displaystyle b=bpm frac {fm_{\mathrm {s}}}{\frac {x_{\mathrm {d}}}}=dm_{\mathrm {s}}}{\frac {x_{\mathrm {d}}}}}}}{\frac {x_{\mathrm {d}}}}}}}}.}$

빼기 부호는 전경 개체에 적용되며 더하기 부호는 배경 개체에 적용됩니다.

b\$displaystyle$b가$$혼동의 원보다 작을 $경우{\displaystyle }$ 세부 사항은 피사체로부터의 거리에 따라 증가합니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

레퍼런스

인용문

원천

추가 정보

• 험멜, 롭(편집자)2001년 미국 촬영 기사 매뉴얼.제8회할리우드:ASC 프레스ISBN 0-935578-15-3

외부 링크

• 사진의 깊이 - 초보자 가이드
• 온라인 필드 깊이 계산기 간단한 필드 깊이 및 초점 거리 계산기
• 포토캅: 인터랙티브한 사진 레슨– 인터랙티브한 깊이
• Bokeh 시뮬레이터 및 필드 계산기 배경 흐림 시뮬레이션 기능을 갖춘 대화형 필드 계산기
• 렌즈 비교: 니콘 50mm f/14D 대 50mm f/1.4G 필드 심도에서의 다양한 개구부 시연
• 초보자용 필드 깊이 - DOF용 간단한 설명 비디오