피사계 심도가 초점 거리에 영향을받는 이유는 무엇입니까?

초점 거리가 줄어들수록 피사계 심도도 증가합니다. 왜 이런거야? 나는 간단한 실제 설명에 관심이 있기 때문에 물리 수업에별로 관심이 없습니다.

이 질문에 답한 적이 있지만 찾을 수 없습니다.

• 초점 거리가 길어질수록 화각이 작아집니다.
• 더 작은 화각으로, 이미지를 형성하는 광선 은 평행에 가깝 습니다.
• 광선 사이의 각도 변화가 적기 때문에 빛의 초점이 충분히 떨어지기 전에 빛이 더 많이 이동해야합니다.

이것은 약간 단순화되었지만 적어도 시각화하기 쉽기를 바랍니다.

이 논의에서 우리가 논의하는 분산은 초점 거리이므로 조리개는 동일한 것으로 간주해야합니다.

따라서 광각 렌즈와 동일한 거리에서 동일한 피사체에 초점을 맞춘 망원 렌즈는 높은 배율로 인해 피사계 심도가 얕아 지지만 두 이미지 간의 화각은 결과적으로 크게 다릅니다. 동일한 화각으로 동일한 피사체에 초점을 맞춘 망원 렌즈와 광각 렌즈의 피사계 심도는 동일합니다 (변이는 있지만 무시할 수는 없음).

차이점은? 화각. 따라서 이것은 실제로 초점 거리가 아닌 피사체와의 거리에 관한 것입니다. 초점 거리와 피사계 심도의 차이를 수용하기 위해 거리를 변경하십시오. 변화하는 것은 전 경비와 배경 비입니다. 각도가 넓을수록 배경의 초점이 더 넓고 망원 사진의 전경이 더 많습니다. 이 동작의 결과는 망원이 배경 흐림을 확대 할 때 더 얕은 깊이의 착시를 만들 수 있습니다. 이것이 풍경 사진가가 망원으로 돌아 가지 않는 이유 중 하나입니다 (안개 및 기타 요인이 더 중요한 역할을 할 것임).

DOFMaster 와 같은 DoF 계산기를 제공하는 다양한 사이트에서 내 정보를 테스트 할 수 있습니다 . 예를 들어, 거리가 10m (@ f / 8) 인 경우 10mm DoF = Infinite 및 100mm DoF = 3.08m입니다. 이제 100mm 렌즈를 100m (10 배 더 멀리)로 옮기면 100mm DoF가 무한대가됩니다. 100mm 렌즈의 화각은 이제 10mm 렌즈와 동일합니다.

요약하면, 광각 렌즈는 망원 렌즈보다 피사계 심도가 더 낮으며 동일한 시야각에 대해 동일한 DoF를 보여줌으로써 증명됩니다.

Cambridge에서 Color and Luminous Landscape 에서 더 자세한 ( 수학 지향이 아닌 ) 설명을 얻을 수 있습니다 . 두 번째 링크에는 샘플 이미지도 있으며 시각적으로보기에 편리합니다.

피사계 심도는 실제 조리개 크기의 영향을 받지만 실제 조리개 크기는 정지하지 않습니다. "조리개"라고 할 때 실제로 조리개 크기가 아니라 "조리개 비율"또는 "f- 스톱"을 의미합니다.

이 "조리개 비율" 은 이미지 밝기를 계산하는 데 필요하지만 실제 조리개 크기는 피사계 심도를 계산해야합니다.

주어진 f- 스톱 값의 경우 초점 거리가 길수록 실제 조리개 크기 (mm)가 더 큽니다 .

F 스톱은 조리개와 초점 길이의 비율이며로 계산됩니다 f-stop = focal-length / aperture.

f- 스톱에서 실제 조리개 크기를 얻으려면 ... aperture-size = (1 / f-stop) * focal-length

따라서 50mm f1.4 렌즈의 경우 실제 조리개 크기 = 1 (1.4 * 50) = 35mm 조리개 크기입니다.

조리개 크기는 빛이 통과하는 구멍의 크기입니다. 100mm f1.4 렌즈를 만들려면 70mm 조리개가 필요하며, 이는 실제로 대구경 렌즈를 만듭니다.

따라서 실제 조리개가 클수록 피사계 심도가 작아지고 f- 스톱 값이 주어지면 초점 거리가 길어질수록 실제 조리개 개구부가 커집니다.

F- 스톱은 노출 밝기 계산을보다 쉽게하기 위해 고안되었지만 실제로 피사계 심도를 계산하는 것은 복잡합니다. 그러나 자동 카메라 이전에는 원하는 f- 스톱 및 셔터 속도를 계산할 수 있었지만 실제 조리개 크기로 작업하는 경우 큰 고통을 겪었을 것입니다!

참고 : 일부 다른 답변에서 논의했듯이 피사체와의 거리가 멀어 질수록 해당 피사체의 빛이 더 평행 해집니다. 이것은 피사체가 멀어 질수록 피사계 심도가 커진다는 것을 의미합니다. 이는 피사계 심도가 더 작은 동일한 조리개로 더 긴 렌즈의 효과에 대응합니다. 50mm 및 100mm f1.4 렌즈를 고려하십시오. 100mm는 조리개 크기가 mm로 더 크지 만 사진을 찍기 위해 2 배 더 멀리 이동해야하는 경우 거리가 멀어지면 실제 조리개 크기가 증가하고 피사계 심도는 가까운 거리에서 50mm 렌즈를 사용하는 것과 유사합니다. .

더 긴 렌즈가 짧은 dof를 갖는 이유는 무엇입니까? 같은 f- 스톱 수를 유지하기 위해 물리적으로 더 큰 조리개가 필요하기 때문입니다. (f 정지 값 "f"= 초점 거리 / 조리개를 기억하십시오.

진정한 핀홀 카메라에 대해 생각하면서 시작합시다. 렌즈가 없기 때문에 초점 거리가 없으며 적절한 초점을 맞춘 이미지를 만들기 위해 아주 작은 핀홀이 필요합니다. 핀홀이 너무 크면 초점이 맞지 않습니다. (즉, 심각하게 얕은 dof!)

이제 핀홀 박스 앞에 렌즈를 넣으면 이미지를 회절시키지 않고 충분한 빛을 통과시킬 수 있도록 조리개를 약간 열어야합니다. (이미지의 초점을 유지하고 빛의 파장은 물리 법칙에 의해 설정되어야 함을 기억하십시오).

따라서 렌즈가 길어지면 (동일한 센서에 투사하는 동안) 백엔드 크기에 비해 길이가 비례 적으로 좁아집니다. (동일한 크기의 센서를 기억하십시오)-렌즈를 더 어둡게 만듭니다. 따라서 더 짧은 렌즈 (즉, 동일한 f = 정지 값)의 광 캡처 기능과 비교할 수 있도록 길이 변화에 비례하여 조리개를 늘려야합니다 (센서로 더 많은 빛을 통과 시키도록).

이것이 진행됨에 따라, 개구의 물리적 크기 (mm)는 센서의 크기와 관련하여 증가하고있다. 따라서 (대형 핀홀을 기억하십시오) 초점을 맞추기가 훨씬 어려워집니다. 따라서 넓은 조리개를 가진 더 긴 fl 렌즈는 복잡하며 일반적으로 크기가 크고 훨씬 더 비쌉니다.

이것은 좋은 질문입니다! 나는 65 년이 넘게이 일을 해왔고, 내가 대답할만한 답변이라고 생각하는 것을 아직 읽지 않았다. 이를 위해 동료들에게 좋은 설명을 게시하도록 요청합니다.

그러나 잠깐, 깨달음을 얻었을 것입니다. 어쨌든 내가 가자.

렌즈는 외부 세계의 이미지를 필름 또는 디지털 센서 표면에 투사합니다. 이 이미지를 면밀히 살펴보면 강도와 색상이 각각 다른 수많은 원으로 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 이 이미지를 관찰하거나 캡처 할 때이 원이 너무 작아 인식 할 수없는 경우에만 균일하고 압정으로 나타납니다. 우리는 혼란의 원에 대해 이야기하고 있습니다. 현미경 아래에서 그것들은 잘못 정의되어 있고 겹치기 때문에 그렇게 명명되었습니다. 그럼에도 불구하고, 우리는 적절한 거리에서 볼 때 그것들이 합쳐져서 멋진 이미지를 형성한다는 것을 인식합니다.

조만간이 원의 크기에 대해 생각할 때, 홍채 격막의 작동 직경 (조리개)이 우리의 초점면의 표면에 투영 될 때이 원의 크기에 대한 단계를 설정하게됩니다. 카메라.

이제 카메라를 f / 11 또는 f / 16 또는 f / 22로 설정하면 카메라 조리개의 작업 직경이 줄어 듭니다. 그렇게하면 결과가 더 작은 혼란의 원이기 때문에 피사계 심도를 얻습니다. 이제 f- 번호와 초점 거리가 서로 얽혀 있습니다. f- 번호는 초점 거리를 렌즈의 작업 직경으로 나눔으로써 도출됩니다. 50mm를 장착하고 f- 번호를 f / 16으로 설정했다고 가정합니다. 조리개 직경은 50 ÷ 16 = 3.125mm입니다. 이러한 래시 업은 카메라가 정확하게 초점을 맞추면 이미지 평면에서 혼란의 원이 작아지기 때문에 상당한 피사계 심도를 제공합니다.

이제 28mm 광각으로 전환하십시오. 셔터 속도와 ISO를 일정하게 유지하면 동일한 조리개 설정 f / 16이이 작업을 수행합니다. 그러나 f-16을 달성하기 위해 조리개 다이어프램의 작동 직경은 어떻게 되었습니까? 수정 된 작업 직경은 28 ÷ 16 = 1.75mm가됩니다.

동일한 f- 번호에서 초점 거리가 짧아지면 조리개가 작아지고 혼동이 작아 져 피사계 심도가 확장됩니다.

모든 것은 플러스와 마이너스가 있습니다. 작업 직경이 매우 작아지면 결과는 무한한 피사계 심도가됩니다. 빼기 : 회절 및 간섭의 쌍둥이 악마 단계와 이미지가 저하됩니다.

계승 – 카메라 렌즈를 최대 f (최대 개방)에서 2 개의 f- 스톱으로 정지하면 최대 선명도가 나타납니다.

매우 간단하지만 좋은 설명은 다음과 같습니다.

• 초점 거리가 길어지면 실제로 확대 작업을 수행하므로 시야 (프레임에 맞는 영역)가 더 작아집니다.

• 이로 인해 피사체 뒤의 적은 영역이 카메라 센서에 투사됩니다.

• 카메라 센서 크기가 동일하므로 배경에서 초점이 맞지 않는 물체가 센서 영역을 채우기 위해 더 많이 늘어납니다. 다시 말해서, 배경에있는 매우 흐릿한 물체 (초점 거리의 어느 쪽이든 초점 범위에 있지 않은)는 확대 / 축소 될수록 더 흐려집니다.

초점 거리를 두 배로 늘릴 때 프레임에서 피사체의 이미지 크기가 동일하도록하려면 피사체와의 거리도 두 배로 늘려야합니다. 그러나 이것은 여기서 직접 중요하지 않지만 더 나은 비교를 위해서만 필요합니다. 어쨌든, f가 높을수록 배경이 더 흐려집니다.