عمق ميدان

به محدوده اي از كل تصوير با فاصله هاي متفاوت نسبت به دوربين كه موضوعات موجود در آن داراي وضوح قابل قبول باشند ، عمق ميدان اطلاق مي شود . ادراك عمق ميدان به عوامل متفاوتي نظير نوع دوربين ، ميزان گشودگي ديافراگم و فاصله واقع در منطقه فوكوس و همچنين اندازه عكس چاپ شده و فاصله ميان عكس و بيننده آن ، بستگي خواهد داشت . اين مقاله طوري طراحي شده است كه درك بصري و تكنيكي بهتري در عكاسي ارائه نمايد و چگونگي محاسبه عمق ميدان هاي متفاوت در دوربين شما را نيز به شما نشان دهد .


در مقوله عمق ميدان ، گذار از منطقه وضوح به منطقه فاقد وضوح ، بطور ناگهاني صورت نمي پذيرد ؛ بلكه بصورت تدريجي انجام مي شود . در حقيقت هر موضوعي در نزديكي (جلو يا عقب) فاصله واقع در منطقه فوكوس كم كم - حتي اگر چشم ما بواسطه عامل رزلوشن قادر به ديدن اين تغييرات نباشد- وضوح خود را از دست مي دهد .

مشخصه circle of confusion يا coc

circle of confusion يا coc مشخصه اي است براي تعيين ميزان عدم وضوح (نامشخص بنظر آمدن) يك نقطه ، تا اينكه بتوان آنرا غيرواضح محسوب نمود . زمانيكه coc توسط چشمان ما تشخيص داده شده و قابل درك مي شود ،گفته مي شود كه اين نقطه خارج از عمق ميدان بوه و ديگر وضوح قابل قبولي ندارد . براي تشخيص بهتر در نماياندن coc در بالا كمي اغراق شده است ؛ در واقع coc ناحيه كوچكي از كل حسگر دوربين را شامل مي شود .

چه زماني coc توسط چشمان ما قابل ادراك مي شود ؟ يك coc واضح و قابل قبول با يك تعريف پيش پا افتاده اينطور بيان مي شود كه اگر يك تصوير را در اندازه استاندارد 10x8 اينچي چاپ نموده و شخص از فاصله استاندارد حدود 1 فوتي به آن نگاه كند ، متوجه آن نشود .
در رابطه با اندازه تصوير چاپ شده و فاصله مشاهده كردن تصوير ، فرض سازندگان دوربين بر اين است كه اگر coc بيشتر از 0.01 اينچ نباشد ،قابل چشم پوشي است . در نتيجه سازندگان دوربين براي تعيين نشانگر عمق ميدان از مقدار استاندارد 0.01 اينچ استفاده مي كنند(در شكل فوق براي ديافراگم 22 يك لنز 50 ميليمتري به آن اشاره شده است) . در عالم واقع يك شخص با ديد 20-20 يا بهتر ميتواند اين خصيصه را در 3/1 يا حتي كوجكتر از آن را تشخيص دهد ، براي دستيابي به وضوح قابل قبول در كل تصوير ، مقدار coc حتي كمتر از اينها نيز تعيين مي گردد .
همچنين حداكثر اختلاف coc براي هر اندازه تصوير چاپ شده و هر فاصله اي كه از آن تصوير مشاهده مي شود ، اعمال مي گردد . درمثال قبلي از نقاط داراي محو شدگي ، در عمل مقدار coc براي هر دو نقطه طرفين نقطه كانوني كمتر از رزلوشن مانيتور شما مي باشد ، و همچنين اين نقاط در منطقه عمق ميدان در نظر گرفته شده اند . بهمين ترتيب اگر coc از پيكسل هاي دوربين ديجيتال شما بزرگتر باشد ، عمق ميدان تصوير به آن بستگي خواهد داشت .
توجه داشته باشيد كه عمق ميدان با درنظر گرفتن coc حداكثر تنظيم مي گردد ، و چگونگي آنرا براي مواقعي كه خارج از منطقه فوكوس قرار مي گيرند را توصيف نمي كند .اين مناطق بوكه (bokeh) گفته مي شود . لازم به ذكر است كه دو تصوير با عمق ميدان هاي يكسان ، ممكن است بر اساس شكل دياگرام لنزشان ، داراي بوكه هاي متفاوت باشند . در واقع coc بجز زمانيكه بطور تقريبي بسيار كوچك هستند يك دايره نيستند . زمانيكه بزرگ باشند ، اغلب لنزها توليد يك شكل چند ضلعي با 8-5 ظلع مي كنند .

نظارت بر عمق ميدان
اگرچه اندازه تصوير چاپ شده و فاصله بيننده از تصوير دو عامل مهم هستند كه برچگونگي و اندازه coc كه با چشم ما ديده مي شوند ، تاثيرگذار مي باشند ؛ ميزان گشودگي ديافراگم و فاصله كانوني نيز دو عامل تعيين كننده در چگونگي ثبت اندازه coc در حسگر دوربين شما مي باشند . دريچه ديافراگم هاي بازتر (عدد f-stop كوچكتر) و فاصله كانوني هاي بسته تر (كوچكتر) سبب ايجاد كمق ميدان كمتر مي شوند . مثالي را كه در ادامه خواهيد ديد با فاصله كانوني هاي يكسان و با لنز 200 ميليمتري (ميدان ديد 320 ميليمتري درقطع 35 ميليمتري) ، اما باديافراگم هاي متفاوت تهيه شده اند :

وضوح : فاصله كانوني و عمق ميدان
توجه داشته باشيد كه راجع به تاثير فاصله كانوني بر عمق ميدان اشارهاي نكرديم . بطور كلي لنزهاي تله عمق ميدان كمي را ايجاد مي كنند ، اين مورد اساسا به اين خاطر وجود دارد كه اين لنزها اغلب قادر به بزركنمايي موضوعات هستند نه نزديك تر كردن آنها . با فرض ثابت ماندن ميزان اشغال فضاي تصوير توسط يك موضوع (ثابت بودن بزرگنمايي) براي لنزهاي تله و وايد ، بطور كلي حاصلضرب مقدار عمق ميدان و فاصله كانوني مقداري ثابت خواهد بود . البته اين امر منوط به اين است كه با لنز وايد به موضوع نزديكتر و با لنز تله از آن دورتر شويم ،كه مصداق آن در جدول ذيل آورده شده است :

(m) عمق ميدان	(m) فاصله فوكوس	(mm) فاصله كانوني
0.482	0.5	10
0.421	1.0	20
0.406	2.5	50
0.404	5.0	100
0.404	10	200
0.404	20	400

نكته : عمق ميدان در دوربينCanon EOS 30D (با معيار برش 1.6 برابر) و با ديافراگم f/4.0 با استفاده از 0.0206cocميليمتري محاسبه شده است.
چگونگي تغيير زيركانه كوچكترين فاصله هاي كانوني دقت كنيد . اين يك تاثير واقعي است ، اما در مقايسه با ديافراگم و فاصله فوكوس ، مقدار آن ناچيز است . حتي با مقدار عمق ميدان ثابت ،با تغيير فاصله كانوني مقدار آن در جلو و پشت نقطه فوكوس جابجا مي شود ، كه آنرا در جدول زير مي توانيد مشاهده نمائيد :

توضيع عمق ميدان
روبرو	پشت سر	(mm) فاصله كانوني
29.8 %	70.2 %	10
39.9 %	60.1 %	20
46.0 %	54.0 %	50
48.0 %	52.0 %	100
49.0 %	51.0 %	200
49.5 %	50.5 %	400

اين ما را در مقابل يك مفهوم سنتي از عمق ميدان قرار مي دهد : اين مفهوم صرفا براي مجموع عمق ميدان مي باشد ، نه توزيع آن در صفحه كانوني ؛ هرچند كه هر دو امكان مشاركت در ادراك وضوح تصوير را دارا مي باشند . در عكاس سنتي از مناظر با لنز وايد يك نكته مهم وجود دارد كه قسمت عقبي صفحه كانوني نسبت به جلوي آن با آهنگ تندتري محو مي شود .
فاصله كانوني بلندتر ممكن است سبب عمق ميدان كمتر شود ، چون به پس زمينه نسبت به پيش زمينه (بخاطر زاويه ديد بسته تر) بيشتر بزرگنمائي مي شود . در اين وضعيت پس زمينه بعلت بزرگنمائي حتي خارج از فوكوس و چه بسا محو هم مي شود . ام مي شود .ائي س زمينه حتي خارج از فوكوس و چه بسا محو لبته بطور كلي اين مفهوم ديگري مي باشد و عمق ميدان فقط منوط به نواحي واضح و داراي فوكوس تصوير مي باشد نه نواحي خارج از فوكوس و محو شده .
از طرف ديگر زمانيكه از همان موقعيت روي موضوع در همان فاصله فوكوس مي نمائيم ، با فاصله كانوني طولاني تر ، به عمق ميدان كمتري دست مي يابيم (ولو اينكه تصاوير چيزهاي كاملا متفاوتي را به نمايش بگذارند) . البته اين بيشتر از آنچه كه هر روز بكار مي گيريم نمايانگر تر مي باشد ؛ اما دليل آن بكارگيري درشتنمائي بيشتر مي باشد نه فاصله كانوني بيشتر .
بطور كلي عمق ميدان در دوربين هاي SLR بعلت نياز به فاصله كانوني طولاني تر براي عمق ميدان يكسان، كمتر از دوربين هاي جيبي مي باشد .
نكته تكنيكي : مطابق توضيحات ما عمق ميدان بعنوان يك مفهوم مجازي ثابت مطرح مي شود ، اما محدوديت هايي موجود مي باشد كه سبب عدم تحقق اين اين ايده مي شود . اما در مورد نتيجه حاصل از فاصله كانوني در بزرگنمائي هاي بالا ، يا فواصل نزديك به حداقل فاصله كانوني ممكن ،امكان حصول به عمق ميدان بيشتر درلنزهاي وايد حداقل فاصله كانوني ممكن الا ،يا ق اين مطرح مي شود لنزهاي وايد نسبت به لنزهاي تله ، بيشتر مي باشد . از طرف ديگر براي مواردي با بزرگنمائي بالا محاسبه عمق ميدان بطور سنتي بعلت وجود عوامل ديگر نظير درجه بزرگنمائي (pupil magnification)ممكن است نادرست محاسبه گردد . این خاصیت سبب کاهش فواید عمق میدان برای بازترین زاویه دید لنز ها و افزایش ویژگی های دیگری نظیر درجه بزرگنمائی لنز می شود. به عامل ديگر نزديكي موضوع بشودبه حداقل فاصله كانوني مي باشد ، كه در لنزهاي وايد بعلت ل فاصله كانوني مي باشد ، وجود فضاي زياد در پس زمينه موجب افزايش عمق ميدان و ايجاد وضوح در بي نهايت تصوير - براي هر فاصله كانوني- مي شود .

محاسبه مقدار عمق ميدان
اولين عامل در محاسبه مقدار عمق ميدان تصميم در مورد ميزان مناسبي براي حداكثر مقدار مجاز براي circle of confusion يا coc مي باشد . كه اين مقدار هم به نوع دوربين (اندازه حسگر يا فيلم ) و هم به تركيبي از دو عامل اندازه عكس چاپ شده و فاصله بيننده نسبت به عكس بستگي دارد .
هرچند براي محاسبه عمق ميدانن فرض بر وجود فاصله 0.01 اينچي براي دستيابي به وضوح مورد نظر مي باشد ، مردم براي ديدن يك محدوده 20-20 از مقدار 3/1 اين مقدار استفاده مي كنند .اگر شما از منظر استاندارد 0.01 اينچي استفاده نمائيد ، ملاحظه مي كنيد كه عمق ميداني با وضوح لبه هاي قابل قبول نخواهيد داشت .

عمق (وسعت) فوكوس و گشودگي دهانه ديافراگم
مشخصهcoc مستلزم مفهوم ديگري با عنوان عمق فوكوس (depth of focus) كه به آن وسعت فوكوس (focus spread)نيز گفته مي شود . تفاوت آن با عمق ميدان هم در اين است كه عمق فوكوس به فاصله اي (منطقه اي) در حسگر دوربين كه نور در آن فوكوس محسوب مي شود اطلاق مي گردد ؛ در صورتيكه در نقطه مقابل عمق ميدان به مقداري از موضوع كه در ناحيه فوكوس قرار مي گيرد اطلاق مي گردد . عمق فوكوس ازاين بابت حائزاهميت است كه تعيين كننده چگونگي ميزان تخت بودن فيلم يا حسگر دوربين مي باشد كه بمنظور ثبت فوكوس مناسب در همه نواحي تصوير بايد آنرا لحاظ نمود .

در شكل فوق عمق فوكوس در برابر گشودگي ديافراگم نشان داده شده است . خطوط ارغواني در اين شكل نمايانگر حداكثر زاويه اي است كه نور قابليت ورود از طريق ديافراگم را دارا مي باشد . قسمت ارغواني سايه دار هم نمايانگر ساير زواياي ممكن مي باشد . در شكل فوق اگر بجاي حسگر از لنز استفاده شود بيانگر عمق ميدان خواهد بود .
نكته كليدي اين است كه : زمانيكه يك شي در منطقه فوكوس واقع مي شود ، اشعه هاي نوري تابيده شده از آن نقطه در حسگر دوربين به هم مي رسند . اگر اشعه هاي نوري با اختلاف كمي با حسگر برخورد نمايند شي بصورت غيرفوكوس ظاهر مي شود و اين مقداربا توچه به مقدار اين اختلاف بصورت تصاعدي بالا مي رود .

ساير نكات
چرا براي رسيدن به بهترين عمق ميدان حتما نبايد از بسته ترين مقدار ديافراگم (بزرگترين عدد موجود در لنز) استفاده نمود ؟ علاوه بر اين بكارگيري ديافراگم با سرعت پائين تر (بازتر) عكاس را ملزم به استفاده از سه پايه مي كند ؛ بكارگيري ديافراگم خيلي بسته هم بعلت ايجاد coc بزرگتر ، سبب بوجود آمدن مشكل انكسار - حتي در نواحي واقع در منطقه فوكوس - شده كه لاجرم منتج به كاهش كيفيت تصوير مي شود . مشكل انكسار در ديافراگم هاي بسته تر دست و پا گير تر از عامل عمق ميدان مي باشد .با اين وجود عمق ميدان نهايي بهمان دليل موجود در دوربين هاي بدون لنز(pinhole cameras) داراي محدوديت رزلوشن مي باشد .
در عكاسي ماكرو عمق ميدان تحت تاثير عامل ديگري به نام : ميزان بزرگنمايي در لنز . اين مقدار براي لنزهاي هم اندازه برابر يك است ، هر چند اين مقدار در لنزهاي وايد و تله بترتيب بيشتر يا كمتر از يك مي باشد .عمق ميدان بيشتر براي لنز هايي با فاكتور بزرگنمايي كوچكتر از يك بدست مي آيد ، درحاليكه وقتي اين مقدار برابر يك باشد هيچ تاثيري در محاسبه عمق ميدان ندارد . مشكلي كه وجود دارد اين است كه اين مقدار توسط شركت هاي سازنده اعلام نمي گردد و بطور كلي بايد با ديدن آنرا حدس زد .
ساير منابع
- براي اطلاع از فرمول ها و معادلات محاسبه عمق ميدان و coc به آدرس مراجعه نمائيد .
- و براي ديدن اثرات فاصله هاي كانوني متفاوت در عمق ميدان به آدرس مراجعه نمائيد .

 

منابع : http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/depth-of-field.htm
ترجمه : جابر يزدانخواه كناري