景深的計算 DOF calculation

鏡頭對焦到一個物體會產生一個清晰/銳利的距離 在此距離平面內的物體就如上所說是清晰銳利的.

而這一段清晰的距離範圍會受到 鏡頭與物體間距離, 光圈大小 的影響.

而光圈直徑越小 清晰的範圍越廣. 鏡頭跟物體間距離越遠 能在物體產生的清晰/銳利的距離 也越廣. 反之類推.

而通常在商業攝影上 因為物品的大小不一 以及大型像機上 以F64/ ....拍攝是經常的, 且縮光圈普遍太暗 所以事先的景深計算就是必須的.

而使用大景深的缺點是 快門速度的降低, 銳利度的降低. 所以使用上是看時機的. 通常縮光圈拍攝 成效上會使銳利度及鮮豔度降低 因為光的繞射在小光圈的進光量下 光的繞射影響便提升了 在大光圈下 使的繞射對成像的影響並不那們顯著

超焦距(HYPER FOCUS) 可以獲得最大景深的對焦距離點,從鏡頭到這一個對焦點的距離稱為 超焦距. 而從此點後的物體皆會是清晰的. 而再這一段距離前的物體會依照據物體的距離而漸漸變清楚. 超焦距的範圍大小會受到鏡頭焦段以及光圈大小的影響. 當計算出超焦距的距離後, 實際的拍攝清晰範圍 會是由 1/2的超焦距距離到無限遠.

ex: 鏡頭焦段= 28mm 則超焦距在不同光圈參照以下表格. 以135底片計算, 公式參照更底下.

equation:
H= (focal length*focal length)/ (Circle of Confusion*Aperture)

H = (28mm * 28mm) / (0.3 * f5.6)
H = (28mm * 28mm) / (0.3 * f8)
H = (28mm * 28mm) / (0.3 * f16)

由此可知超焦距的使用受到焦段及 光圈的影響

	f5.6	f8	f16
對焦距離	4.6M	3.26M	1.63M
清晰範圍	2.3M~infinity	1.63M~infinity	0.815M~infinity

Circle of least confusion: 最大且可接受的清晰影像圈, I would say it is the limit of sharpness.
定義為 任何在底片上的影像其任一點的影像大小若大於其參數值 其點在底片上被紀錄的影像必定不是在清晰對焦範圍的. 依照不同的底片格式大小, 此參數值會不同. 單位是mm.
ex: 我們可以想像成 在小底片上 任何一個點的影像尺寸 若大於這個 參數(Circle of least confusion), 就被定義成模糊, 同理 在大底片上 可以接受的點的影像就更大了. 這個參數的直已經被定義了, 所以可以直接帶入即可.

在此提及景深的計算 若要清楚的解析 請參照 REFERENCE

超焦距的計算

H = (L x L) / (f x d)

Where:
H = Hyperfocal Distance (in millimeters) 超焦距 以mm為單位
L = lens focal length (ie, 35mm, 105mm) 鏡頭的焦段長度
f = lens aperture f-stop 光圈值
d = diameter of circle of least confusion (in millimeters) 以mm為單位
for 35mm format d = 0.03
for 6x6cm format d = 0.06
for 4x5in format d = 0.15

Near Focus Limit 景深計算中的對焦點的最近清晰距離

景深計算中的對焦點的最近清晰距離

NF = (H x D) / (H + (D - L))

Where:
NF = Near Focus Limit (millimeters)
H = Hyperfocal Distance (in millimeters, from above equation.) 超焦距
D = lens focus distance (in millimeters) 鏡頭到對物體的對焦點的距離
L = lens focal length (ie, 35mm, 105mm) 鏡頭的焦段長度

Far Focus Limit 景深計算中的對焦點的最遠清晰距離

景深計算中的對焦點的最遠清晰距離

FF = (H x D) / (H - (D - L))

Where:
FF = Far Focus Limit (millimeters)
H = Hyperfocal Distance (in millimeters, from above equation) 超焦距
D = lens focus distance (in millimeters) 鏡頭到對物體的對焦點的距離
L = lens focal length (ie, 35mm, 105mm) 鏡頭的焦段長度

以下的網頁中階有現成的計算模組 只需帶入鏡頭焦段 光圈 和鏡頭到物體的距離即可.

Reference:

http://www.outsight.com/hyperfocal.html#nearfar

http://www.dofmaster.com/equations.html

http://www.cs.mtu.edu/~shene/DigiCam/User-Guide/995/EXPOSURE/EV-depth-of-field.html

http://www.dof.pcraft.com/dof.html