Rychlá navigace

K čemu je hloubka ostrosti

Definice hloubky ostrosti

Rozptylový kroužek

Absolutní/relativní hl.ostrosti

Co ovlivňuje hloubku ostrosti
Hyperfokální vzdálenost

Praktické závěry pro DSLR

 

          fenomén hloubky ostrosti

Hloubka ostrosti (Depth of Field, DOF) je základním prvkem, který musí mít fotograf pod kontrolou. Malá hloubka ostrosti slouží k oddělení hlavního objektu od pozadí, zatímco velká hloubka ostrosti slouží k ostrému prokreslení celé scény (např. krajinářská fotografie). Troufám si tvrdit, že ten kdo zvládne řízení hloubky ostrosti, tak zvedne kvalitu svých fotografií o 2 řády.

Malou hloubkou ostrosti se dá vypíchnout hlavní objekt a současně se můžete zbavit často nepěkného pozadí.
Canon EOS 10D, 1/200sec, f/2.8, ISO200, 70mm

  K čemu je hloubka ostrosti

Hloubka ostrosti je výrazový prvek fotografa, kterým zaměřuje pozornost diváka na to, co považuje za důležité. Mezi amatérskými fotografy převažuje mýtus, že jen ostrá fotografie je pěkná aneb, čím ostřejší tím lepší. Výrobci amatérských, zejména kompaktních fotoaparátů jim vycházejí vstříc a softwarově snímky silně doostřují tak, aby vypadaly ostré. Tím je ale znehodnotí např. pro kvalitní tisk - softwarové doostření totiž již není možné vzít zpět. Často potom slýchám, že: "Koupil jsem si drahou digitální zrcadlovku a ona dělá méně ostré snímky než starý kompakt".

Hloubka ostrosti se používá v celém svém rozpětí - od "vše je ostré" (často se používá tzv. hyperfokální vzdálenost - krajina, architektura, interiéry) přes příjemné rozostření pozadí ale stále čitelné až po maximální rozostření pozadí, kdy již úplně zmizí z obrazu.

 


I když clona byla poměrně zavřená (f/5.3), tak dlouhé ohnisko a relativně blízká vzdálenost zcela rozostřila pozadí. Do objektivu sahám proto, že natáčím polarizační filtr. Fotografoval Petr Maňas. Nikon D70, 1/250sec, f/5.3, ISO200, 175mm

Zcela rozostřené pozadí u makrofotografie je díky malé hloubce ostrosti poměrně snadné. Současně likviduje často nevhodné pozadí. Naopak velká hloubka ostrosti je u makra problém.
Canon EOS 10D, 1/180sec, f/5.6, ISO400, 190mm

Ukázky úplného oddělení hlavního objektu od pozadí malou hloubkou ostrosti

 


Plynule ubývající ostrost dává fotografii dojem hloubky a soustřeďuje pozornost na korály vepředu.
Canon EOS 10D, 1/350sec, f/9.5, ISO200, 300mm

Takový rodinný snímek z dovolené neurazí žádné album. Částečné rozostření pozadí dalo vyniknout postavám ale stále dává dostatečně tušit, kde to zhruba bylo (řecký Rhodos).
Canon EOS 10D, 1/125sec, f/4.5, ISO200, 105mm

Ukázky částečného oddělení hlavního objektu od pozadí hloubkou ostrosti

 


Snímek s velkou hloubou ostrosti a širokoúhlým objektivem, kdy hlavní objekt je zasazen do prostředí. I s relativně malým clonovým číslem 4.5 je u širokoúhlých objektivů hloubka ostrosti obrovská. Canon EOS 10D,1/180sec,f/4.5,ISO200,19mm


Snímek s velkou hloubkou ostrosti s ostrým popředím i pozadím. Častý požadavek u snímků krajin.
Canon EOS 10D,1/125sec, f/11, ISO200, 24mm, ostřeno na hyperfokální vzdálenost

Ukázky ostrého prokreslení celé scény - velká hloubka ostrosti, hyperfokální vzdálenost.

  Definice hloubky ostrosti

Obvykle se hloubka ostrosti definuje nějak takto:
     "Hloubka ostrosti je rozsah vzdáleností, uvnitř kterých jsou objekty přijatelně ostré".

Vzdáleností se u většiny objektivů rozumí vzdálenost od filmu (chipu) k objektu. Uvedená definice ale vede často k nedorozumění, protože nezohledňuje některé podstatné prvky. Definujme tedy přesněji: 

"Hloubka ostrosti je rozsah vzdáleností, uvnitř kterých jsou objekty při vytištění na fotopapír
      určité velikosti přijatelně ostré."

Z definice vyplývají důležitá fakta:

  • Z technického pohledu jsou "dokonale ostré" jen objekty v jedné jediné vzdálenosti od filmu (rovina zaostření). Sebemenší odchýlení od této vzdálenosti způsobí rozostření.

  • Čím je objekt blíž nebo dál vzhledem k rovině zaostření, jeho rozostření stoupá.

  • Hloubka ostrosti je subjektivní rozsah, kde se nám zdají objekty ostré pozorujeme-li zvětšeninu určité velikosti. Hloubka ostrosti je tedy vztažena k velikosti fotky!

  • Hloubka ostrosti není žádný technický parametr objektivu ani fotoaparátu a nemá žádné ostré hranice (neexistuje žádná zóna ostrosti a zóna neostrosti). Je to jenom dohoda mezi lidmi, co se ještě považuje za ostré!

Rozptylový kroužek (Circle of Confusion)

Stejně jako se všichni výrobci aut dohodli, že budou udávat spotřebu na 100km a to ve městě, při 120 km/h a při 90 km/h, dohodli se výrobci fotoaparátů a objektivů, že hloubku ostrosti budou udávat pro následující podmínky:

  • fotografie velikosti 8 x 12 palců = cca 20 x 30 cm (zhruba A4)

  • pozorovací vzdálenost 38 cm

  • rozlišovací schopnost oka 0.25 mm

Jinak řečeno - pokud vyfotíme ideální bod, uděláme jeho fotografii o velikosti A4 a budeme jí normálně pozorovat (ze vzdálenosti 38cm), rozostření tohoto bodu na kruh o průměru do 0.25 mm budeme ignorovat (neuvidíme ho) a budeme ho tedy považovat za ostrý. Větší rozostření již ale dovoleno není, protože dle dohody bude vidět.

 

Za normálních okolností se světelné paprsky odražené od špičky šipky  šíří do objektivu, zde jsou zalomeny a dopadají přesně do bodu na filmu/čipu. Neboli - je zaostřeno. Zaostřovací stupnice na většině objektivů je udávána jako s + d, čili celková vzdálenost objektu od roviny filmu/čipu.

Pokud objekt (šipka) není umístěn přesně v rovině zaostření, paprsky odražené od špičky šipky jsou zaostřeny za nebo před film/čip. Na filmu/čipu vytvoří místo bodu kruh o průměru c neboli tzv. rozptylový kroužek (Circle of Confusion).

 

Rozptylovým kroužkem se myslí maximální možné rozostření na filmu nebo digitálním chipu, které po zvětšení na A4 vede na povolených 0.25 mm. Rozptylový kroužek tedy závisí na velikosti filmu/chipu:

Fotoaparát

Velikost filmu/chipu

Úhlopříčka

Zvětšení nutné pro
foto velikosti ~A4

Rozptylový kroužek
Kruh, který na ~A4 udělá 0,25 mm

Canon EOS 10D/300D/20D/350D

15 x 22.5 mm

27 mm

13.5 x

0.0185 mm

Nikon D70/D70s/D50 15.5 x 23.7 mm 28 mm   0,0192 mm

35 mm film

24 x 36 mm

43 mm

8.5 x

0.0295 mm

 
Poznámky k tabulce:

  • Nepsaný celosvětový standard pro stupnice hloubky ostrosti na objektivech vychází z roztylového koružku o průměru 0,03 mm pro 35 mm film

  • Rozptylový kroužek nemá žádný fyzikální význam, je to jen dohoda mezi lidmi

  • Rozptylový kroužek je vztažen ke "standardním pozorovacím podmínkám" (velikost cca A4, vzdálenost 38cm). Pokud hodnotíte poštovní známku nebo billboard, je třeba udělal zcela odlišné kalkulace hloubky ostrosti.

  • Poměr rozptylového kroužku u 35 mm fotoaparátu a Canon EOS 10D/300D/20D/350D je 1,6x - stejný poměr jakým se násobí ohniskové vzdálenosti objektivů

  • Rozptylový kroužek nebere v úvahu vady objektivů jako třeba aberaci a diffrakci a dále nerovnosti a zrnitost filmu (digitály naštěstí tento neduh nemají). Proto je reálná hloubka ostrosti vždy o něco nižší.

Absolutní kontra relativní hloubka ostrosti

Absolutní hloubku ostrosti vyjadřuje velikost rozostření (průměr rozptylového kroužku) na filmu/čipu. Neboli nebere se v úvahu velikost čipu a tudíž nutné zvětšení na srovnatelnou velikost fotografie. Proto se v praxi používá téměř výhradně relativní hloubka ostrosti, kdy se porovnávají stejně velké zvětšeniny.

  Co ovlivňuje hloubku ostrosti
 

Proč clona ovlivňuje hloubku ostrosti

Při otevřené cloně dopadají paprsky světla na film/čip hodně rozevřené a tudíž i malá odchylka v zaostření vytvoří velký rozptylový kroužek = velké rozostření. Ostření je tedy kritické a hloubka ostrosti malá.
 


Při vyšším clonovém číslu (zavřené cloně) prochází paprsky objektivem více "rovnoběžně" a proto stejná odchylka od roviny zaostření nezpůsobí v rovině filmu/čipu tak velké rozostření. Hloubka ostrosti je tedy velká.
 

 

Clona

Clona je jediným prvkem, který ovlivňuje hloubku ostrosti a neovlivňuje přitom kompozici obrazu. Snížení clonového čísla (otevření clony) snižuje hloubku ostrosti zatímco zvýšení clonového čísla (zavření clony) hloubku ostrosti zvyšuje. Při fotografování blízkých předmětů zhruba platí, že zvýšení clonového čísla o 2 zdvojnásobí hloubku ostrosti a naopak.

Příklad:
Má-li objektiv rozsah clonových čísel 2.8 až 16 je hloubka ostrosti při cloně f/2.8 minimální a při cloně f/16 maximální. Při fotografování blízkých předmětů zvýšení clony z f/2.8 na f/5.6 (změna o 2 EV) zdvojnásobí hloubku ostrosti.

Vzdálenost objektu a ohnisková vzdálenost

V literatuře se často zavádí nepříliš šťastný termín zvětšení (magnification), který je definován takto:

      M = d / s

nebo s využitím vztahu

      1/f = 1/s  +  1/d

lze přepsat jako

      M = f / (s - f)

kde f je skutečná ohnisková vzdálenost objektivu (nikoliv 35 mm ekvivalent!), kterou můžete měnit zoomem, s je vzdálenost objektu od objektivu a d je vzdálenost filmu (chipu) od objektivu.

Prakticky vzato:

  • Čím je objekt dál tím je hloubka ostrosti větší - neboli s růstem snímací vzdálenosti roste hloubka ostrosti

  • Čím objekt více přiblížíte (zvětšíte = použijete delší ohnisko), tím je hloubka ostrosti nižší. Při fotografování blízkých předmětů hloubka ostrosti dokonce klesá s M2.

  • Při stejné cloně je hloubka ostrosti stejná při stejném zvětšení M. Je jedno jestli jste daleko a objekt zoomem zvětšíte nebo jste blízko a snímáte širokoúhle. Při stejném obrazu v hledáčku je hloubka ostrosti stejná.

 Plné matematické vyjádření hloubky ostrosti pro kterýkoliv objektiv je (převzato z dpFWIW):

      Hloubka ostrosti = c * N * (1+ M / p) / (M2 * (1 ± (N * c) / (f *M)))

kde:

      c = rozptylový kroužek v mm
      N = clonové číslo (např. 2,8)
      M = zvětšení
      f = aktuální ohnisková vzdálenost
      p = normálně 1, jen pro širokoúhlé objektivy > 1

  Hyperfokální vzdálenost

Při fotografování krajin či architektury se požaduje, aby na fotce bylo vše ostré, tj. maximální hloubka ostrosti. V takovém případě se volí vysoké clonové číslo (např. f/22) a zaostřuje se na tzv. hyperfokální vzdálenost (nikoliv na nekonečno) kdy je hloubka ostrosti maximální. Jde o to, že zaostříte-li při f/22 na nekonečno, je hloubka ostrosti např. od 10m do nekonečna. Zaostříte-li ale na 10m, je hloubka ostrosti též do nekonečna ale už od 5m! Zjištění hyperfokální vzdálenosti pro konkrétní objektiv je možné z matematického vztahu:

      h = f2 / (N * c)

kde:

      h = hyperfokální vzdálenost v mm. Na tu zaostřete (podle stupnice na objektivu) a bude ostré vše od h/2 do ∞.
      f = ohnisková vzdálenost použitého objektivu v mm
      N = clonové číslo
      c = rozptylový kroužek, v případě DSLR = 0.02mm

Podrobnosti lze nastudovat (anglicky) třeba zde nebo zde. Existuje také program pro PC, který vám hyperfokální vzdálenost spočítá. Ten najdete zde.

  Praktické závěry pro digitální zrcadlovky

Ponechme stranou únavnou matematiku a podívejme se na praktické závěry pro digitální zrcadlovky s přepočítačím koeficientem. Např. DSLR Canon (10D,20D,300D,350D) mají menší chip než je film a proto se objektivy nasazené na tento přístroj zdají 1,6x delší (s delším ohniskem) než opravdu jsou. Např. objektiv CANON EF 28-105 mm je po nasazení na EOS 10D/20D/300D/350D vlastně 44.8-168 mm. Jak tato skutečnost ovlivňuje hloubku ostrosti?

Pokud na 35 mm fotoaparátu i na DSLR použijete stejný objektiv, objekt bude stejně daleko a 35 mm negativ oříznete (např. nůžkama) tak, že obraz bude stejný jako na DSLR, bude relativní hloubka ostrosti STEJNÁ.

Ořezem negativu vlastně simulujete menší chip, oba fotoaparáty vidí to samé a musí se i stejně zvětšovat na stejnou výslednou fotografii. Oba fotoaparáty budou mít tedy zcela stejné vlastnosti.

Pokud na 35 mm fotoaparátu i na DSLR použijete stejný objektiv a objekt bude stejně daleko, hloubka ostrosti na DSLR bude 1,6x MENŠÍ.

35 mm fotoaparát toho ale kolem hlavního objektu uvidí více (obrazy tedy nebudou stejné). Na DSLR je obraz 1,6x více přiblížený (zvětšený - více "tele"). Oba fotoaparáty ale vidí jiný obraz, což je rozdíl oproti obrázku výše.

DSLR tedy více zvětšuje (přibližuje) a s růstem zvětšení (přiblížení) klesá hloubka ostrosti.

Pokud na 35 mm fotoaparátu i na DSLR použijete stejný objektiv a u 35 mm fotoaparátu bude objekt blíž tak, že v hledáčku uvidíte u obou fotoaparátů to samé, bude hloubka ostrosti na DSLR 1,6x VĚTŠÍ.

U DSLR vás to totiž donutí jít dál a s růstem snímací vzdálenosti roste hloubka ostrosti.

Srovnání relativní hloubky ostrosti filmového (35 mm) a digitálního fotoaparátu pro stejný objektiv
Hloubka ostrosti je symbolizována žlutým polem. Čím širší žluté pole, tím větší hloubka ostrosti.
 

Zpět nahoru

Text a obrázky - copyright © 2013 ing. Roman Pihan.

Nemohou být použity či přetištěny bez svolení autora vyjma pro privátní a nekomerční použití

 

 Mnohem více informací o DSLR, optice, expozici, ostření atd. najdete v knize Mistrovství práce s DSLR.