क्षेत्र की गहराई फोकल लंबाई से क्यों प्रभावित होती है?


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जैसे-जैसे फोकल लंबाई घटती जाती है, वैसे-वैसे क्षेत्र की गहराई बढ़ती जाती है। ऐसा क्यों है? मुझे भौतिकी के पाठ में इतनी दिलचस्पी नहीं है क्योंकि मुझे एक सरल, डाउन-टू-अर्थ स्पष्टीकरण में दिलचस्पी है।


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इसी तरह के कई सवालों को photo.stackexchange.com/questions/37 के डुप्लिकेट के रूप में बंद कर दिया गया है , लेकिन यह सवाल क) क्या और क्यों की तुलना में अधिक है) के पास एक अच्छे उत्तर की कमी है।
Mattdm

वहाँ हैं कुछ संबंधित तकनीकी / क्यों यहाँ जवाब: photo.stackexchange.com/questions/9624
mattdm

मुझे लगता है कि आप का मतलब क्षेत्र की गहराई _de_creases है। जब कुछ लेंस के बहुत करीब होता है तो फोकस से बाहर फेंकना बहुत आसान होता है - क्षेत्र की गहराई उथली होती है। जब यह बहुत दूर होता है तो यह अधिक कठिन होता है - क्षेत्र की गहराई गहरी होती है।
जेफ्लोविजापान

नहीं, मेरा मतलब फोकल लेंथ से है। 24 मिमी के लेंस में 200 मिमी के क्षेत्र में अधिक गहराई होती है।
डैनियल टी।

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यह बताना आवश्यक है कि क्या आप अलगाव में फोकल लंबाई बदल रहे हैं, या क्या आप अलग-अलग कोणों के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए विषय दूरी भी बदल रहे हैं (विषय को अंतिम छवि में लगभग समान आकार रखते हुए) क्योंकि उत्तर अलग है प्रत्येक मामला।
मैट ग्राम

जवाबों:


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मुझे यकीन है कि मैंने पहले भी इसका उत्तर दिया था, लेकिन मुझे यह नहीं मिला।

  • जैसे-जैसे फोकल-लेंथ लंबी होती जाती है, देखने का कोण छोटा होता जाता है।
  • देखने के एक छोटे कोण के साथ, छवि बनाने वाली किरणें समानांतर होने के करीब हैं ।
  • किरणों के बीच कोण की कम भिन्नता के साथ, प्रकाश को पर्याप्त रूप से फोकस से बाहर होने से पहले अधिक यात्रा करना पड़ता है।

यह थोड़ा सुस्पष्ट है लेकिन मुझे उम्मीद है कि कम से कम कल्पना करना आसान है।


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जो चल रहा है, उसमें एक बहुत अच्छा अंतर्ज्ञान है (जो मुझे लगता है कि प्रश्नकर्ता के बाद क्या था), और जितना मैंने कभी देखा है, उतना ही संक्षिप्त है!
मैट ग्राम

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आपके उत्तर से लगता है कि फोकल लंबाई बढ़ने के साथ डीओएफ बढ़ता है। यह चारों ओर दूसरा रास्ता नहीं होना चाहिए?
अपेक्षाकृत_रंग

अंतिम बिंदु भ्रामक है और तथ्यों को गलत समझने का कारण बनता है! अगर प्रकाश किरणों का फोकस से बाहर होना कठिन है (जो कि गलत है), तो इसका मतलब है कि डीओएफ अधिक है !!
एस। सेरपोशन

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यह तर्क वास्तविकता में जो कुछ होता है, उसके विपरीत होता है, जब तक कि मैं कुछ याद नहीं कर रहा हूं। इस तर्क के अनुसार, लंबे समय तक फोकल लंबाई क्षेत्र की गहराई को बढ़ाती है। लेकिन वास्तव में, लंबे समय तक फोकल लंबाई क्षेत्र की गहराई कम हो जाती है !
Roel Schroeven

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इस चर्चा के लिए, एपर्चर को एक ही माना जाना चाहिए, क्योंकि हम जिस संस्करण पर चर्चा कर रहे हैं, वह केंद्रबिंदु लंबाई है।

तो, एक टेलीफोटो लेंस एक ही विषय पर एक ही दूरी से एक व्यापक कोण लेंस के रूप में उच्च आवर्धन के परिणामस्वरूप एक क्षेत्र के उथले गहराई होगा, लेकिन दो छवियों के बीच देखने का कोण एक परिणाम के रूप में काफी अलग है। एक टेलीफोटो लेंस और एक विस्तृत कोण लेंस एक ही विषय पर समान कोण के साथ फोकस किए जाते हैं, इसमें फ़ील्ड की समान गहराई होगी (इसमें भिन्नता है लेकिन यह लापरवाही है)।

यहाँ अंतर? देखने का नज़रिया। तो, यह विषय के लिए आपकी दूरी के बारे में है, वास्तव में, विशेष रूप से फोकल लंबाई नहीं। भिन्नता को फोकल लंबाई में अंतर करने के लिए दूरी और क्षेत्र की गहराई लगभग समान रहती है। क्या बदलाव होता है, हालांकि इसके लिए अग्रभूमि और पृष्ठभूमि अनुपात है। वाइडर एंगल में बैकग्राउंड का ज्यादा फोकस होता है और टेलीफोटोस का फोरग्राउंड ज्यादा होता है। इस व्यवहार का परिणाम उथले गहराई का भ्रम पैदा कर सकता है क्योंकि टेलीफोटो पृष्ठभूमि के धुंधलेपन को बढ़ा देगा। यही कारण है कि लैंडस्केप फ़ोटोग्राफ़र टेलीफ़ोटो (धुंध और अन्य कारक भी भूमिका निभा सकते हैं, शायद अधिक महत्वपूर्ण रूप से वापस नहीं आते हैं)।

आप विभिन्न साइटों पर मेरी जानकारी का परीक्षण कर सकते हैं जो उदाहरण के लिए DoFMaster जैसे DoF कैलकुलेटर प्रदान करते हैं । उदाहरण के लिए: 10m (@ f / 8) की दूरी के लिए तो 10mm DoF = अनंत और 100mm DoF = 3.08m। अब, 100 मिमी लेंस को 100 मीटर (10 गुना आगे) की ओर ले जाएं और 100 मिमी DoF अब अनंत के बराबर है। 100 मिमी लेंस का देखने का कोण अब 10 मिमी लेंस के समान है।

सारांश में, वाइड एंगल लेंस में टेलीफोटो लेंस की तुलना में क्षेत्र की अधिक गहराई नहीं होती है और यह दोनों एक ही DoF को समान कोण के दृश्य को दिखाते हुए प्रदर्शित होता है।

आप कैम्ब्रिज में रंग और चमकदार लैंडस्केप में कुछ और विस्तृत (और गणित उन्मुख नहीं ) स्पष्टीकरण प्राप्त कर सकते हैं । दूसरी कड़ी में नमूना चित्र भी हैं, जो इसे देखने के लिए उपयोगी है।


"सारांश में, वाइड एंगल लेंस में टेलीफोटो लेंस की तुलना में क्षेत्र की अधिक गहराई नहीं होती है और दोनों को एक ही डीओएफ को एक ही कोण के दृश्य को दिखाते हुए प्रदर्शित किया जाता है।" अगर यह सच है, तो आप कैसे समझाते हैं कि स्मार्ट फोन और पॉइंट-एंड-कैमरा (एक छोटे सेंसर और इसलिए कम फोकल लंबाई के साथ) में फुल फ्रेम या मध्यम प्रारूप कैमरों की तुलना में क्षेत्र की बहुत बड़ी गहराई होती है (बड़े सेंसर के साथ और इसलिए लंबे समय तक) एक ही कोण के लिए फोकल लंबाई)?
Roel Schroeven

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क्षेत्र की गहराई केवल वास्तविक एपर्चर आकार से प्रभावित होती है, लेकिन वास्तविक एपर्चर आकार एफ स्टॉप नहीं है। जब हम "एपर्चर" कहते हैं, तो हमारा मतलब वास्तव में "एपर्चर अनुपात" या "एफ-स्टॉप" होता है, न कि एपर्चर का आकार।

यह "एपर्चर अनुपात" है जो छवि चमक की गणना करने के लिए आवश्यक है, लेकिन वास्तविक एपर्चर आकार को क्षेत्र की गहराई की गणना करने की आवश्यकता है।

किसी भी दिए गए एफ-स्टॉप मूल्य के लिए, अब फोकल लंबाई, मिमी में वास्तविक एपर्चर आकार जितना बड़ा होगा

एफ स्टॉप, फोकल लंबाई के एपर्चर का अनुपात है और इसके द्वारा गणना की जाती है f-stop = focal-length / aperture

एफ-स्टॉप से ​​वास्तविक एपर्चर आकार प्राप्त करने के लिए ... aperture-size = (1 / f-stop) * focal-length

तो एक 50 मिमी f1.4 लेंस के लिए .. निष्क्रिय एपर्चर आकार = 1 (1.4 * 50) = 35 मिमी एपर्चर आकार।

छिद्र का आकार जिस छेद से होकर गुजरता है उसका आकार होता है। 100 मिमी एफ 1.4 लेंस बनाने के लिए, 70 मिमी एपर्चर की आवश्यकता होती है, जो वास्तव में बड़े व्यास का लेंस बनाता है।

तो बड़ा वास्तविक एपर्चर, क्षेत्र की गहराई जितना छोटा, और किसी भी दिए गए एफ-स्टॉप मूल्य के लिए, अब फोकल लंबाई, वास्तविक एपर्चर का बड़ा उपयोग किया जा रहा है।

एफ-स्टॉप का आविष्कार एक्सपोज़र ब्राइटनेस की गणना को आसान बनाने के लिए किया गया था, लेकिन यह वास्तव में क्षेत्र की गहराई की गणना करता है। लेकिन स्वचालित कैमरों से पहले, वांछित एफ-स्टॉप और शटर गति की गणना करना व्यावहारिक था, लेकिन वास्तविक एपर्चर आकार के साथ काम करने पर एक वास्तविक दर्द होता!

नोट: जैसा कि कुछ अन्य उत्तरों ने चर्चा की है, जैसे किसी विषय की दूरी बढ़ती है, तो उस विषय से प्रकाश अधिक समानांतर होगा। इसका मतलब यह है कि आगे एक विषय क्षेत्र की गहराई अधिक है। यह लंबे समय तक क्षेत्र की एक छोटी गहराई होने के साथ लंबे लेंस के प्रभाव का सामना करेगा। 50 मिमी और 100 मिमी f1.4 लेंस पर विचार करें। मिमी में 100 मिमी का बड़ा एपर्चर आकार है, लेकिन अगर आपको फ़ोटो लेने के लिए 2x दूर जाना है, तो बढ़ी हुई दूरी वास्तविक एपर्चर के आकार को बढ़ाएगी और क्षेत्र की गहराई करीब 50 मिमी लेंस का उपयोग करने के समान होगी। ।


फ़ोटोग्राफ़ी के बारे में बहुत सारी तकनीकी चर्चाएँ होती हैं जहाँ विभिन्न स्थितियों की तुलना की जाती है, और निष्कर्ष वहाँ से खींचे जाते हैं। लेकिन अक्सर चर्चा यह उल्लेख करने में विफल होती है कि विभिन्न स्थितियों के बीच क्या परिवर्तन और क्या नहीं बदलता है, और इससे बहुत सी गलतफहमियां होती हैं। आप राज्य करते हैं कि क्या परिवर्तन होता है और क्या नहीं, केवल सही परिणाम के लिए अग्रणी। +1।
Roel Schroeven

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क्यों लंबे समय तक लेंस में उथले डॉफ़ होते हैं ... संक्षेप में, क्योंकि उन्हें समान एफ-स्टॉप संख्या बनाए रखने के लिए शारीरिक रूप से बड़े एपर्चर की आवश्यकता होती है। (याद रखें, f स्टॉप वैल्यू "f" = फोकल लेंथ / एपर्चर।

चलो एक सच्चे पिनहोल कैमरे के बारे में सोचकर शुरू करें। इसमें कोई लेंस नहीं है इसलिए कोई फोकल लंबाई नहीं है और एक सभ्य फोकस्ड छवि बनाने के लिए वास्तव में छोटे पिनहोल की आवश्यकता होती है। यदि पिनहोल बहुत बड़ा है, तो कुछ भी फ़ोकस में नहीं होगा। (यानी गंभीरता से उथले डॉफ!)

अब, यदि हम अपने पिनहोल बॉक्स के सामने लेंस लगाते हैं, तो हमें एपर्चर को थोड़ा खोलने की जरूरत है ताकि हमारी छवि को अलग किए बिना पर्याप्त प्रकाश दिया जा सके। (याद रखें कि हमें छवि को ध्यान में रखना होगा और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य भौतिकी के नियमों द्वारा निर्धारित की जाती है)।

तो, जैसा कि लेंस लंबा हो जाता है (उसी सेंसर पर प्रोजेक्ट करते समय) यह उसके बैक एंड के आकार के सापेक्ष उसकी लंबाई के मामले में आनुपातिक रूप से संकीर्ण हो जाता है। (एक ही आकार सेंसर याद रखें) - यह लेंस को गहरा बनाता है। इसलिए इसे छोटे लेंस की हल्की कैप्चरिंग क्षमता (यानी एक ही f = स्टॉप वैल्यू) के बराबर बनाने के लिए, एपर्चर को लंबाई में परिवर्तन के अनुपात में (सेंसर के माध्यम से अधिक रोशनी देने के लिए) बढ़ाया जाना चाहिए।

जैसे-जैसे यह आगे बढ़ता है, सेंसर के आकार के संबंध में एपर्चर (मिमी में) का भौतिक आकार बढ़ रहा है। इसलिए (ओवरसाइज़्ड पिनहोल याद रखें) चीजों को ध्यान में रखना बहुत कठिन हो जाता है। इसलिए व्यापक एपर्चर वाले लंबे लेंस जटिल होते हैं, आमतौर पर आकार में बड़े और अक्सर बहुत अधिक महंगे होते हैं।


यह वास्तविक कारण नहीं है, क्योंकि एक ही एपर्चर के साथ फोकल लंबाई बदलने से डीओएफ भी कम होगा (क्योंकि देखने के कोण कम)
एसरपोशन

@ S.Serpooshan: ऐसा इसलिए है क्योंकि फोटोग्राफी में प्रयुक्त एपर्चर माप, एफ-स्टॉप, वास्तव में प्रभावी एपर्चर व्यास के लिए फोकल लंबाई का अनुपात है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक्सपोज़र कैलकुलेशन के लिए यह संख्या बहुत अधिक उपयोगी है। लेकिन डेप्थ-ऑफ-फील्ड के लिए जो मायने रखता है वह है प्रभावी एपर्चर। इसलिए फोकल लंबाई बदलना प्रभावी एपर्चर को बदल देता है; यदि आप एफ-स्टॉप को बदलकर उसके लिए समायोजित करते हैं ताकि प्रभावी एपर्चर स्थिर रहे, तो आप देखेंगे कि क्षेत्र की गहराई भी स्थिर रहती है।
रोएल श्रोएवेन

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यह एक बड़ा सवाल है! मैं 65 साल से अधिक समय से इस सामान पर हूं और मुझे अभी तक पढ़ना नहीं है कि मुझे क्या लगता है कि यह सम्मानजनक उत्तर है। इसके लिए मैं अपने साथियों को चुनौती देता हूं कि वे एक अच्छा स्पष्टीकरण दें।

लेकिन रुकिए, मुझे लगता है कि मुझे आत्मज्ञान हुआ है - वैसे भी मुझे इसे छोड़ देना चाहिए।

लेंस फिल्म या डिजिटल सेंसर की सतह पर बाहरी दुनिया की एक छवि पेश करता है। यदि आप इस छवि की बारीकी से जांच करते हैं, तो आप पाएंगे कि इसमें अनगिनत मंडलियां हैं, प्रत्येक की तीव्रता और रंग में भिन्नता है। जब हम इस चित्र को देखते हैं या कैप्चर करते हैं, तो यह एकसमान प्रतीत होता है और केवल तभी तेज होता है, जब ये वृत्त बहुत छोटे होते हैं। हम भ्रम के हलकों के बारे में बात कर रहे हैं। इसलिए नाम दिया गया, क्योंकि माइक्रोस्कोप के तहत उन्हें बीमार-परिभाषित के रूप में देखा जाता है और वे ओवरलैप होते हैं। फिर भी, जब एक उपयुक्त दूरी से देखा जाता है, तो हम पहचानते हैं कि वे एक अच्छी दिखने वाली छवि बनाने के लिए विलय करते हैं।

जब हम इन हलकों के आकार के बारे में सोचते हैं, तो जल्दी या बाद में, यह पता चलता है कि परितारिका डायाफ्राम (एपर्चर) के काम का व्यास मंच को यह निर्धारित करेगा कि ये वृत्त हमारे शरीर के फोकल तल पर सतह पर कितने बड़े हैं। कैमरा।

अब हम जानते हैं कि यदि हम अपने कैमरे को f / 11 या f / 16 या f / 22 पर सेट करते हैं तो हम कैमरे के एपर्चर के काम के व्यास को कम कर रहे हैं। ऐसा करने में, हम गहराई से क्षेत्र प्राप्त करते हैं क्योंकि परिणाम भ्रम के छोटे घेरे हैं। अब एफ-संख्या और फोकल लंबाई परस्पर जुड़ी हुई है। एफ-संख्या लेंस के कामकाजी व्यास द्वारा फोकल लंबाई को विभाजित करके प्राप्त की जाती है। मान लीजिए कि आपने 50 मिमी माउंट किया है और f-नंबर को f / 16 पर सेट किया है। काम करने वाला एपर्चर व्यास 50 = 16 = 3.125 मिमी है। इस तरह का लैश-अप सम्मानजनक डेप्थ ऑफ फील्ड प्रदान करता है, क्योंकि इमेज प्लेन में कन्फ्यूजन के घेरे छोटे होंगे, बशर्ते कैमरा सही तरीके से फोकस किया गया हो।

अब एक 28 मिमी चौड़े कोण पर स्विच करें। यदि शटर गति और आईएसओ को स्थिर रखा जाता है, तो f / 16 की एपर्चर सेटिंग यह काम करती है। हालांकि एफ -16 प्राप्त करने के लिए आईरिस डायाफ्राम के काम के व्यास का क्या हुआ है? संशोधित कार्य व्यास 28 = 16 = 1.75 मिमी हो जाता है।

यह सरल है कि एक ही एफ-संख्या में छोटी-छोटी फोकल लंबाई, छोटे काम करने वाले एपर्चर को जन्म देती है और इसके परिणामस्वरूप भ्रम का एक छोटा चक्र होता है - इस प्रकार क्षेत्र की गहराई का विस्तार होता है।

हर चीज में प्लेसेस और मिनस होते हैं। यदि काम करने वाला व्यास सुपर छोटा हो जाता है, तो परिणाम अनंत गहराई का होगा। माइनस है: विवर्तन और हस्तक्षेप के जुड़वां राक्षसों में और छवि में गिरावट होती है।

फैक्टरियल - अधिकतम तीक्ष्णता तब होगी जब कैमरा लेंस लगभग अधिकतम (वाइड-ओपन) से दो एफ-स्टॉप नीचे रोक दिया जाता है।


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एक बहुत ही सरल लेकिन अच्छी व्याख्या इस प्रकार है:

  • जब फोकल लंबाई बढ़ जाती है, तो हम वास्तव में ज़ूम-इन करते हैं और इसलिए देखने का क्षेत्र (फ्रेम में फिट होने वाला क्षेत्र) छोटा होगा।

  • यह कैमरा सेंसर में विषय के पीछे एक कम क्षेत्र का कारण होगा।

  • चूंकि कैमरा सेंसर का आकार समान है, इसका मतलब यह है कि पृष्ठभूमि से दूर-दूर की वस्तुओं को सेंसर क्षेत्र को भरने के लिए अधिक बढ़ाया जाएगा। दूसरे शब्दों में, जो दूर की वस्तुएं पृष्ठभूमि में हैं (जो फोकल लेंथ के किसी भी मामले में फोकस रेंज में नहीं हैं) अधिक धुंधली हो जाएंगी क्योंकि वे आवर्धित / अधिक खिंची हुई हैं।

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

ध्यान दें कि जब हम फोकल लम्बाई को दोगुना करते हैं, तो फ्रेम में किसी ऑब्जेक्ट का एक ही छवि आकार होता है, तो हमें विषय के लिए दूरी को दोगुना करना चाहिए। हालाँकि, यह सीधे तौर पर यहाँ मायने नहीं रखता है, लेकिन यह केवल बेहतर तुलना के लिए आवश्यक है। वैसे भी, पृष्ठभूमि अधिक च के साथ अधिक धुंधला हो जाएगी।


यह तर्क फोकल विमान के पीछे की वस्तुओं के लिए काम करता है, लेकिन क्या यह अभी भी काम करता है और सही निष्कर्ष देता है यदि आप इसे फोकल विमान के सामने की वस्तुओं पर लागू करते हैं?
Roel Schroeven

@RoelSchroeven हां, यदि आप ऊपर की आकृति को देखते हैं, तो कम फोकल लंबाई के लिए हमारे पास व्यापक कोण (यहां तक ​​कि पीछे या फोकल विमान के सामने) है, और अधिक ऑब्जेक्ट प्रत्येक दूरी में फिट हो सकते हैं, इसलिए यह कम चौड़ी दिखती है।
एस। सेरोशन

@ S.Serphooshan: यह सही नहीं लगता। आंकड़े में धारणा यह है कि विषय का आकार वही रहता है क्योंकि विषय-कैमरा दूरी को अनुकूलित किया गया था। इसका मतलब है कि लंबी-फोकल-लंबाई के मामले में अग्रभूमि की वस्तुएं शॉर्ट-फोकल-लंबाई के मामले की तुलना में छोटी दिखाई देती हैं, जैसा कि पृष्ठभूमि की वस्तुओं के विपरीत है। आपके सिद्धांत के अनुसार इसका मतलब यह होना चाहिए कि वे कम धुंधले हैं, लेकिन वास्तव में विपरीत होता है (मुझे लगता है; जब विषय समान आकार रखने के लिए दूरी को बदल दिया जाता है तो क्या होता है, इसके बारे में मैं 100% निश्चित नहीं हूं)।
Roel Schroeven

@RoelSchroeven मुझे लगता है कि आपका स्पष्टीकरण सही नहीं है। हालाँकि, हमें विषय से समान छवि आकार प्राप्त करने के लिए वापस जाना होगा, लेकिन इसका यह अर्थ नहीं है कि विषय के सामने की अन्य वस्तुएं छोटी होंगी, क्योंकि उच्च-फोकल-लंबाई के साथ, हमारे पास उच्च जूम और देखने का संकरा क्षेत्र है! उस संकीर्ण दृश्य कोण का मतलब है कि कम वस्तुएं फ्रेम में फिट होंगी जिसका मतलब है कि अधिक खिंचाव और इतनी अधिक धुंधली। इसे ऊपर के चित्र में हाइलाइटेड (गुलाबी) रंग से देखा जा सकता है।
एस। सेरपोशन

आरेख भ्रामक हैं, क्योंकि फ़ोटो सुझाव देते हैं कि विषय (चित्रों में कैमरा) एक ही आकार का रहता है, जबकि आरेख में फूलों की मात्रा का सुझाव है कि विषय आकार समान नहीं रहता है। उस मामले के लिए आरेख खींचने की कोशिश करें जहां विषय का आकार समान रहता है; आप देखेंगे कि क्या होता है। इसके अलावा, आपका सिद्धांत मानता है कि धुंधलापन वास्तव में वास्तविक दुनिया की वस्तुओं का एक गुण है, जो लेंस द्वारा बढ़ जाता है। असली कैमरे में ऐसा नहीं होता।
रोएल श्रोएवेन
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