Гиперфокальное расстояние и расчёт ГРИП

Гиперфокальное расстояние – это расстояние от светочувствительного сенсора до ближней границы резко изображаемого пространства при фокусировке на бесконечность. Концепция гиперфокального расстояния призвана облегчить расчёт ГРИП для получения безупречно резкого снимка, но на самом деле это одна из тех вещей, которые кажутся весьма полезными в теории, на практике таковыми не являясь.

Обычно о гиперфокальном расстоянии вспоминают при пейзажной съёмке, когда фотографу нужно, чтобы и объекты переднего плана, и объекты, расположенные у самого горизонта, вышли на снимке одинаково резкими. Если объектив сфокусирован на бесконечность, то ГРИП будет начинаться от гиперфокального расстояния. Если же объектив наведён непосредственно на гиперфокальное расстояние, то резким окажется пространство от половины гиперфокального расстояния и до бесконечности. Таким образом, фокусировка на гиперфокальное расстояние позволяет достичь максимальной возможной в данных условиях глубины резкости.

Гиперфокальное расстояние зависит от фокусного расстояния объектива, величины относительного отверстия и допустимого диаметра кружка рассеяния. Предполагается, что во время съёмки вы имеете при себе таблицу, в которой для каждой комбинации этих параметров можно найти соответствующее значение гиперфокального расстояния.

Гиперфокальное расстояние рассчитывается по формуле:

$H = \frac{ƒ^{2}}{K \cdot z} + ƒ$ , где

H – гиперфокальное расстояние, м;

ƒ – фокусное расстояние объектива, м;

K – число диафрагмы;

z – диаметр кружка нерезкости, м.

В связи с тем, что фокусное расстояние обычно указывают в миллиметрах, а диаметр кружка рассеяния в микрометрах, перед подстановкой в формулу все величины следует перевести в метры, разделив миллиметры на 1000, а микрометры на 1000000.

Например, если фокусное расстояние вашего объектива 24 мм, диафрагма установлена на f/8, а кружок нерезкости мы примем в 29 мкм (стандарт Carl Zeiss), то гиперфокальное расстояние будет равно:

0,024² / (8 ∙ 0,000029) + 0,024 ≈ 2,5 м

Это означает, что если навести объектив на 2,5 м, то всё от половины гиперфокального расстояния, т.е. от 1,25 м и до самого горизонта будет приемлемо резким.

В большинстве случаев допустимо использовать несколько менее точную, но зато и более простую формулу:

$H \approx \frac{ƒ^{2}}{K \cdot z}$

Зная величину гиперфокального расстояния можно вычислить границы резко изображаемого пространства при любой дистанции фокусировки. Для этого следует воспользоваться следующими формулами:

$R_{1} = \frac{(H - ƒ) \cdot R}{H - 2 ƒ + R}$ ;

$R_{2} = \frac{(H - ƒ) \cdot R}{H - R}$ , где

R₁ – передняя (ближняя) граница резко изображаемого пространства;

R₂ – задняя (дальняя) граница резко изображаемого пространства;

R – дистанция фокусировки.

Чтобы узнать глубину резко изображаемого пространства, достаточно найти разность между дальней и ближней границами диапазона:

$P = R_{2} - R_{1}$ , где

P – глубина резко изображаемого пространства.

Для определения необходимой дистанции фокусировки по заданным границам глубины резкости служит формула:

$R = \frac{2 R_{1} R_{2}}{R_{1} + R_{2}}$

Все эти формулы приведены мною не потому, что я всерьёз ожидаю от вас, будто вы действительно начнёте применять их на практике, а скорее для того, чтобы вы лучше представляли себе влияние различных переменных на глубину резкости. Тем более что вовсе необязательно считать всё самому. Существует множество таблиц и интерактивных калькуляторов для вычисления гиперфокального расстояния, расчёта глубины резкости, выбора соответствующей диафрагмы и определения необходимой дистанции фокусировки. Они различаются количеством принимаемых в расчёт параметров и, как следствие, степенью точности. Свой собственный калькулятор ГРИП есть и у меня, но сам я практически никогда им не пользуюсь, разве что в исследовательских целях.

Почему же я отношусь к гиперфокальным расчётам столь скептически? Ведь, казалось бы, эта система весьма точна и удобна? Подвох в том, что редкая математическая абстракция бывает в полной мере приложима к реальной жизни. Существует целый ряд не вполне очевидных нюансов и ограничений, существенно снижающих практическую ценность гиперфокального фокуса и таблиц ГРИП.

Прежде всего, вспомним о том, что объекты считаются попавшими в ГРИП, коль скоро они обладают приемлемой резкостью. Но что значит «приемлемая» резкость? Резкость приемлемая для любительского отпечатка 10x15 см, совершенно неприемлема для коммерческой фотосъёмки. Чтобы резкость была безупречной, допустимый размер пятна рассеяния должен быть достаточно мал, чтобы визуально восприниматься как точка. Однако кружок нерезкости, используемый в большинстве таблиц, с рекомендованным Carl Zeiss диаметром в 1/1500 диагонали кадра на снимках, полученных современными камерами с высоким разрешением, выглядит именно кружком, а никак не точкой. Поэтому если вы хотите выжать максимум резкости из своего оборудования, вам следует использовать диаметр кружка нерезкости сопоставимый с размером единичного пикселя вашего сенсора.

Изумительная точность некоторых таблиц ГРИП вызывает у меня прилив саркастического умиления. Неужели их авторы всерьёз уверены, что кто-то способен сфокусировать объектив на расстоянии, скажем, 8,376 м? Или что при таких-то условиях необходимая глубина резкости составляет именно 14,391 м, а вовсе не 14,392 м? Табличные данные, рассчитанные до двадцатого знака после запятой, создают иллюзию точности, но на практике подобная точность абсолютно недостижима. Механика объектива, автофокус и уж тем более ваш глазомер вовсе не идеальны, не говоря уже о том, что для широкоугольной оптики ошибка в пару метров (а на больших дистанциях и в пару десятков метров) редко оказывается заметной для невооружённого глаза.

Не стоит также возлагать большие надежды на шкалы объективов. У подавляющего большинства современных объективов попросту отсутствует не только шкала глубины резкости, но и шкала дистанции фокусировки, а если последняя и имеется, то носит исключительно справочный характер, даже и не претендуя на сколько-нибудь высокую точность. Если же иной псевдовинтажный объектив и снабжён полноценными шкалами, то рассчитаны они, скорее всего, исходя из всё того же устаревшего цейссовского стандарта (1/1500 диагонали кадра), а потому практически бесполезны. Чтобы воспользоваться гиперфокальной премудростью, вам всё равно придётся захватить с собой в поле по таблице для каждого из ваших объективов, либо же выучить эти таблицы наизусть. Расстояние же до границ глубины резкости, равно как и дистанцию фокусировки, вам придётся определять на глаз, если вы, конечно, не готовы оббегать весь снимаемый пейзаж с рулеткой и штангенциркулем.

Нельзя обойти вниманием и эффект дифракции, который обычно никак не учитывается при составлении гиперфокальных таблиц. Доверяя таблицам, вы легко можете оказаться в такой ситуации, когда по науке вам необходимо закрыть диафрагму до предела, но на деле это приводит немного не к тому результату, которого вы ожидаете. Действительно, области, лежащие вне плоскости фокусировки, при диафрагмировании станут резче вследствие уменьшения кружков нерезкости, но, в качестве платы за это, резкость объектов находящихся строго в фокусе, снизится, поскольку весь снимок окажется размыт дифракцией. Не лучше ли пожертвовать излишней глубиной столь сомнительной «резкости», но получить сюжетно значимые объекты безусловно резкими?

Наконец, так ли часто вам действительно необходима резкость до самого горизонта? Некоторая едва заметная размытость заднего плана выглядит совершенно естественной для нашего глаза, придавая снимку объём и глубину. У таблиц и калькуляторов ГРИП нет художественного вкуса, но он должен быть у вас.

Так неужели идея фокусировки на гиперфокальное расстояние бесполезна? И да, и нет. Или, если угодно, она может быть частично оправдана при соблюдении определённых условий:

Во-первых, диаметр кружка нерезкости должен соответствовать вашим потребностям. В идеале кружок должен быть немногим больше единичного пикселя матрицы.

Во-вторых, эквивалентное фокусное расстояние вашего объектива не должно превышать 35 мм. Чем больше фокусное расстояние, тем сложнее добиться равномерной резкости при съёмке многоплановой сцены.

В-третьих, вы не должны доверять фокусировочной шкале своего объектива, а также переоценивать точность автофокуса. На практике это означает, что если таблица говорит о дистанции фокусировки 3,7 м, то вы можете просто сфокусироваться на каком-нибудь предмете, отстоящем от вас примерно на 4 м. Излишняя точность здесь ни к чему.

В-четвертых и в главных, у вас должно быть достаточно свободного времени на все эти забавы.

Сам я крайне редко прибегаю к помощи гиперфокальной фокусировки. Все эти вещи полезно знать, но не стоит относиться к ним слишком серьёзно. Снимайте чаще, будьте внимательны и со временем вам не нужны будут никакие гиперфокальные расстояния (впрочем, они и сейчас вам ни к чему). Ваш собственный опыт поможет вам выбрать необходимое значение диафрагмы и подскажет, куда следует сфокусировать объектив для получения идеальной глубины резкости.

Благодарю за внимание.

Василий А.

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью (хотя и с меньшим удовольствием).

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы в некоммерческих целях при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Дата публикации: 19.09.2012

Последнее обновление: 03.10.2015

Вернуться к разделу "Матчасть"