Hoe het scherpste diafragma voor elke lens te berekenen

Als we het hebben over de scherpte van een lens, denken we eigenlijk aan het vermogen om details op te lossen. Wanneer een in-focus-lens in staat is om meer te onderscheiden details in een beeld te reproduceren, noemen we die lens scherp. De scherpte van een lens is niet constant; het verandert met het diafragma, de brandpuntsafstand (als het een zoomlens is) en de afstand van het onderwerp.

Opgelost detail is verschillend van resolutie. Een opname die niet is scherpgesteld met een moderne DSLR, heeft een zeer grote resolutie, maar geen opgeloste details.

Scherpte wordt meestal gemeten in lijnparen per millimeter (lppmm) of door de grootte van de onscherpte op de sensor in microns. De exacte details van deze metingen zijn niet belangrijk voor deze zelfstudie, weet alleen dat er een wetenschappelijk en goed begrepen middel is voor het bepalen van de scherpte dat een beetje meer inhoudt dan alleen oogcontact!

In deze zelfstudie bekijken we hoe je het optimale diafragma voor elke lens kunt berekenen om de opgeloste details in een afbeelding te maximaliseren.

Waarom u zich geen zorgen moet maken over scherpte

Voordat ik naar binnen duik, wil ik het hebben over waarom het zoeken naar maximale scherpte zelden zo belangrijk is.

In elke situatie is er een maximaal scherpe combinatie van diafragma en focuspunt, maar er zijn talloze andere combinaties die acceptabele resultaten opleveren. Alleen door extreem dichtbij in te zoomen en "pixel-piepen" zal het mogelijk zijn om het verschil te bepalen tussen het scherpst mogelijke beeld en een die scherp genoeg is.

Er is zoveel meer dat gaat om het maken van een goed beeld dan alleen maar het scherp te houden. Een beeld kan technisch perfect zijn en absoluut geen artistieke waarde hebben - al die extreem scherpe, uiterst saaie foto's van testkaarten - terwijl een verbluffend creatief beeld nauwelijks scherp kan zijn. Het onderwerp, de tonen en alle dingen die de fotografie zo wonderbaarlijk subjectief maken, spelen een veel belangrijkere rol.

Zelfs de in-focus gebieden van dit dromerige beeld van een tarweveld zijn niet bijzonder scherp. Tarwe veld. DanielNanescu / PhotoDune.

Er zijn bepaalde situaties waarin focus van belang is, wat in de meeste opzichten een proxy is voor scherpte. In portretten bijvoorbeeld, het grootste deel van de tijd dat je wilt dat de ogen van het onderwerp het focuspunt zijn en daarmee het scherpste punt in het beeld, maar in grote lijnen, zolang het beeld scherp genoeg is, worden andere dingen veel belangrijker.

Dus houd hier rekening mee tijdens het lezen van deze tutorial. Weten hoe je het optimale diafragma en de focus voor een maximaal opgelost beeld kunt berekenen, is handig voor fotografen, vooral landschaps- en architectuurfotografen, maar het is slechts een van de vele onderdelen die een beeld vormen. Voor de meeste situaties zijn de vuistregels die ik hier zal behandelen alles wat nodig is om een ​​acceptabel, zelfs extreem scherp beeld te krijgen, zelfs als dit niet de scherpst mogelijke is..

De Sharpness Balancing Act

Er zijn twee belangrijke dingen die van invloed zijn op hoe een lens details, onscherpte en diffractie vervaagt. Defocus vervaging komt het meest voor bij grote diafragma's, terwijl diffractie vervaging het meest voorkomt bij nauwe openingen. Het balanceert deze twee concurrerende factoren, evenals de schijnbare vereiste scherptediepte, die leidt tot het optimale diafragma voor een bepaalde scène.

Astigmatisme

Moderne lenzen zijn geweldig, maar vanwege de manier waarop optica werkt, hebben de meeste lenzen nog steeds een klein beetje astigmatisme. Dit betekent dat het brandpuntsvlak niet de perfect uniforme tweedimensionale onzichtbare muur is die we ons graag voorstellen. Je kunt dit vooral zien met grote openingen. Het is ook gemakkelijk om te testen! Stel uw camera een meter of twee op vanaf een bakstenen of stucwerkmuur en maak een reeks goed belichte afbeeldingen terwijl u het diafragma varieert. Bij de meeste lenzen kun je zien dat het midden van de afbeelding merkbaar scherper is dan de randen bij grote diafragmaopeningen.

In ieder geval is onscherpte in veel vormen van fotografie eigenlijk een nogal aangenaam effect. Een wazige, met bokeh gevulde achtergrond is vaak een wenselijk onderdeel van een portret. In andere gevallen, zoals 's nachts fotograferen, is onscherpte het kostbare deel van het gebruik van een groot diafragma om een ​​goede belichting te krijgen, maar het geeft de kijker ook een nuttige visuele aanwijzing voor het soort verlichtingssituatie.

Er zijn situaties waarin je een heel scherp beeld nodig hebt, van hoek tot hoek, astigmatisme wordt verdoemd. Dat is waar deze tutorial over gaat, dus laten we doorgaan.

Field Depth: Circles of Confusion

Wanneer u een foto maakt, passeert licht uw lens en op het beeldvlak, of dat nu een film of een sensor is. De lens stelt het licht scherp zodat objecten op het scherpstelveld scherp worden scherpgesteld op het beeldvlak. Punten die niet op het scherpstelveld liggen, dichter of verder weg, worden gereproduceerd als iets grotere stippen of 'cirkels van verwarring'.

Als u de grootte van het diafragma verkleint, neemt de grootte van de onscherpe punten af. Als u de grootte van het diafragma voldoende verkleint, kunnen de puntjes klein genoeg worden zodat de technisch gezien onscherpe cirkels van verwarring worden zo klein dat ze niet te onderscheiden zijn van echt in-focuspunten. Het effect is toegenomen schijnbaar focusgebied bij kleinere diafragma's: scherptediepte.

Scherpte en scherptediepte

Hoe breder het diafragma is geopend, hoe minder scène er in de scherptediepte kan vallen. Met een 50mm-lens open voor f/1.4, je kunt je richten op oneindig, maar alles dichterbij dan net onder de 45 meter is onscherp; de bergen in de verte zullen scherp zijn, maar je zult niets op de voorgrond kunnen zien. Het maakt niet uit hoe scherp de in-focusgebieden van het beeld zijn, alles dat buiten het focusgebied valt, zal wazig zijn.

Terwijl mijn ogen scherp zijn in dit beeld, valt de focus op een aangename manier weg. Meer scherptediepte is in deze situatie niet wenselijk.

Als je alles van een paar centimeter voor de camera tot de bergen in de verte wilt scherpstellen, moet je je diafragma stoppen. Hoe verder je stopt, des te meer scherptediepte je krijgt. Het smalste diafragma op een bepaalde lens - vaak f/ 22 op moderne lenzen - geeft de grootste scherptediepte. Het probleem is dat bij smalle openingen diffractie een nadelig effect begint te hebben op de maximaal haalbare beeldresolutie.

Het in balans brengen van deze twee factoren is de sleutel tot het maximaliseren van de scherpte van uw afbeeldingen.

De Sweet Spot vinden

Voor elke lens is er één diafragma dat de maximale resolutie van de in-focus gebieden geeft. Als u een tweedimensionale testgrafiek maakt, is deze degene die u elke keer moet gebruiken.

De eenvoudigste manier om deze "sweet spot" te vinden, is door het te google. Elke populaire lens wordt beoordeeld en de prestaties gemeten op talloze websites.

Als u het echter zelf wilt berekenen:

  • Zet je camera op een statief en plaats er een krant voor op een afstand waarmee je het hele papier in het frame kunt zien.
  • Focus op de krant en maak vervolgens een foto bij elke lensopening die de lens toestaat.
  • Importeer de afbeeldingen naar uw computer, zoom tot 100% in op elke computer en vergelijk ze.
  • De afbeelding met de meest leesbare tekst is de foto met de sweet spot van de lens.

Over het algemeen ligt deze sweet spot tussen twee of drie stops lager dan het maximale diafragma. Bijvoorbeeld voor een lens met een maximaal diafragma van f/1.4, de sweetspot valt normaal tussen f/2.8 en f/ 4. Voor een lens met een maximaal diafragma van f/ 4, het is er tussen f/ 8 en f/ 11.

Hoewel er voor elke lens maar één goede plek is, is in de praktijk het verschil in resolutie tussen f/ 8 en f/ 11 op een lens die opent naar f/ 4 is minimaal. Als scherpte alles is waar je om geeft, stop je je lens gewoon met twee of drie en schiet je weg.

Scherpte in de echte wereld

In het echt is de scherpte van de wereld niet jouw enige zorg. Als u een landschap fotografeert in plaats van een testgrafiek, is de scherptediepte van cruciaal belang. De 50 mm-lens stoppen vanaf f/1.8 tot f/5.6, dat is ongeveer zijn sweet spot, verplaatst het dichtstbijzijnde focuspunt naar 15 meter - een verbetering van 45 meter, maar het geeft nog steeds niet veel van een voorgrond. Als je de lens verder naar beneden duwt, zou alles in je scherptediepte komen, maar als je het te ver tegenhoudt, vermindert de diffractie de scherpte.

Deze foto is overal scherp. Ik gebruikte een Canon 17-40mm f / 4 met een diafragma van f / 8 om alles van 10 meter tot oneindig scherp te krijgen. Toen ik vanuit een helikopter fotografeerde, kwam er nooit iets dichterbij.

Wat we willen doen is het vinden van het diafragma dat ons het maximaal scherpe beeld geeft dat de scherptediepte heeft die we willen. Gepubliceerde scherptediepte-tabellen gaan hier een deel van uit. Ze vertellen wat het grootste diafragma is dat de scherptediepte biedt die we willen hebben, maar dat is zelden het diafragma dat voor het scherpste bereik het scherpste detail oplevert.

De wiskunde om de berekeningen te maken wordt behoorlijk ingewikkeld. Ken Rockwell heeft uitvoerig geschreven over hoe ze te doen, maar er is geen echte behoefte om dit zelf te doen. George Douvos - die ook heeft geschreven over het berekenen van het scherpste mogelijke diafragma - heeft een iPhone-app ontwikkeld, OptimumCS-Pro genaamd, die alle berekeningen voor je maakt. Als u het optimale diafragma wilt vinden voor maximale scherpte, is dit verreweg de beste manier om dit te doen.

Het andere alternatief is om de formules van Rockwell te doorlopen of de vuistregels te gebruiken in deze zelfstudie.

De duimrichtlijnen voor 35mm-camera's

Hier volgen enkele vuistregels voor het gebruik van, zo niet het optimale diafragma, er heel dicht bij. Een halve stop of zo een van beide zijden heeft geen erg merkbaar effect op de mate van scherpte in een afbeelding. Ze zijn alleen van toepassing op 35-mm camera's of kleiner. Medium- en grootformaatcamera's gebruiken vaak relatief veel smallere openingen, wat de berekeningen nog ingewikkelder maakt.

  • Als je maximale scherpte wilt zonder dat je je zorgen hoeft te maken over de scherptediepte, gebruik je de sweet spot van je lens. Neem bij twijfel aan dat het f / 8 is.
  • Als je fotografeert met een groothoeklens (24 mm brandpuntsafstand of minder) en je wilt dat alles van één meter tot oneindig scherp is, focus je op een punt op twee meter afstand en gebruik je een diafragmaopening tussen f/ 11 en f/ 16. Hoe breder de lens, hoe breder het diafragma waarmee je weg kunt komen.
  • Als je fotografeert met een 35-mm lens en je wilt dat alles van twee meter tot oneindig scherp is, gebruik dan een diafragma van f/ 16 en focus op een punt op vier meter afstand. Dit zijn geweldige instellingen voor straatfotografie.
  • Als u fotografeert met een normale lens (50 mm) en wilt dat alles van twee meter tot oneindig scherp is, gebruikt u een diafragma van f/ 22 of hoger.
  • Lenzen met een brandpuntsafstand van meer dan 50 mm kunnen niet zowel een scherpe voorgrond als een achtergrond hebben. Met een 85 mm lens, een diafragma van f/5.6 heeft op zijn best alles van honderd meter tot oneindig in focus.

Met deze vuistregels moet je elke keer extreem scherpe afbeeldingen kunnen maken. Ze zijn misschien niet het scherpst mogelijke beeld, maar ze zullen heel dichtbij zijn. Gebruik OptimumCS-Pro om telkens het perfecte diafragma te vinden.