Глубина резкости объектива Tilt-Shift 24mm

Я был уверен, что прошлым летом уже писал на эту тему, однако никаких следов в блоге не нашел. Значит приватно обсуждали, а до написания текста руки не дошли.

Техника фокусировки при наклонах очень подробно разобрана Мерклингером, всячески рекомендую как статьи, так и книгу Focusing the View Camera (бесплатно качаем отсюда, там же весьма интересный подход к фокусировке вообще, но об этом не в этот раз).

Все что нужно знать (если не считать таблички самому), показано на картинке в заставке, которая правда сделана в немного дурном повороте: объектив смотрит горизонтально, а плоскость пленки - наклонно. Ну да никто не мешает мысленно развернуть картинку так, чтобы плоскость пленки (Film Plane на картинке) была бы вертикальной, а объектив, соответственно, наклонен вниз.

В этом случае:

• Плоскость фокуса проходит через Hinge Line, расположенную на плоскости, проходящей через центр объектива (нодальную точку) и идущей параллельно пленке (матрице).
• Расстояние от объектива до Hinge Line определяется фокусным расстоянием объектива и углом его наклона (α).
• Плоскость точного фокуса проходит через Hinge Line под углом Φ, этот угол определяется выдвижением объектива (расстоянием от нодальной точки до пленки), ну и фокусным расстоянием/углом тильта тоже.
• Плоскости глубины резкости проходят через ту же Hinge Line под углами Φ₁ и Φ₂, эти углы определяются возможной величиной расфокуса (т.е. выдвижение объектива плюс-минус диафрагменное число умноженное на кружок нерезкости.

В книге Мерклингера приводятся таблицы углов Φ, глубины резкости и т.п., но в терминах, привычных владельцам форматных камер:

• выдвижение объектива (расстояние от пленки до нодальной точки) в абсолютных величинах;
• глубина резкости с кружком нерезкости пропорциональным фокусному расстоянию (т.к. формат печати определяется в первую очередь полем зрения объектива, больше ничего не ограничивает).

Для владельца "узкоматричной" зеркалки и узких Tilt-Shift объективов это неудобно: шкалы выдвижения нет (есть шкала расстояний на объективе), глубина резкости определяется кружком нерезкости.

Еще летом я асилил поминаемую книгу и сделал себе Excel-таблички для расчета в разумных параметрах (шкала тильта - шкала фокуса), но эти таблички были некрасивыми и компактно не печатались.

Сейчас летний сезон на носу и в порядке подготовки пришлось родить генератор компактных табличек, которые можно напечатать на каждый имеющийся T-S объектив и носить с собой в компактном виде. Вот например (я знаю, что среди читателей употребителей 24-mm тильт-шифта сильно больше одного):

Скачать Canon-24mm-TSE-II-DoF.pdf

Печатаем на листе А4 с двух сторон (должно влезть), обрезаем до размера примерно А5, ламинируем, носим с собой.

Что в таблицах

На картинке показан фрагмент первой таблицы из двух (этот же хелп есть под самой таблицей)

Есть три управляющих элемента, образующих таблицу (ей бы быть трехмерной, но увы):

1. Дистанция фокусировки по шкале на объективе (вертикальная ось).
2. Угол тильта, тоже по шкале (грубая горизонтальная ось).
3. Диафрагма объектива (тонкая горизонтальная ось).

Выставив эти три параметра мы получим:

1. J - высота от объектива до плоскостей резкости "точно вниз" (предполагая, что наклоняли мы объектив тоже вниз, а задняя стенка камеры вертикальна).
2. Φ Угол между задней стенкой камеры и плоскостью точной резкости. В градусах.
3. Φ₁, Φ₂ - углы между задней стенкой камеры и ближней-дальней плоскостями резкости - для каждого значения диафрагмы свой угол.

Глубина резкости посчитана исходя из 30-микронного кружка рассеяния. Если вы предпочитаете 20-микронный - прикройте диафрагму еще на стоп, 15-микронный — два стопа, 7.5-микронный - 4 стопа (и резкость для f/1 посчитана именно для любителей 7.5-микронного CoC, ибо для них это будет f/4).

Углы Φ₂ около 90⁰ и за 90⁰ специально помечены, они важны на практике (см. ниже).

Вторая таблица совершенно аналогична по смыслу, но вместо углов в градусах в ней напечатаны тангенсы углов (90⁰-Φ) и так далее в сотых долях т.е. в сантиметрах превышения на на метр расстояния. Человек очень плохо оценивает вертикальные углы, расстояния и высоты - лучше (хотя тоже не идеально). Применение тангенсов в таком виде очень просто:

Для примера, для дистанции фокусировки 3 метра и тильта 4⁰ тангенс угла (90⁰-Φ) составляет 8 (сотых). Следовательно на расстоянии 100 метров плоскость резкости поднимется до высоты 8 метров.

Я понимаю, что тысячные в качестве единицы угла более привычны моим читателям, получившим классическое образование, однако углы большие и тысячная - слишком мелкая единица.

Как этим пользоваться

Представим себе простую пейзажную сцену (скетч из книги Мерклингера): В этой сцене:

• Высота камеры определяется кадрированием (хотя что-то можно поправить сдвигом), плоскость резкости должна пройти по земле (или глубже), таким образом высота Hinge Line определена (не меньше чем), а следовательно определена и величина тильта (не больше чем).
• Дальняя (нижняя) плоскость резкости должна пройти по горизонтали или ниже.
• Ближняя плоскость резкости должна пройти выше башни (а идеально - выше дерева, которое у Мерклингера в резкость не попадает).

Значения параметров (только для примера):

• Высота J - полметра или больше (камеру ставим на высоте 0.5, высота определяется кадрированием и вообще точкой съемки).
• Мы хотим работать с 15-микронным кружком нерезкости и не закрывать диафрагму дальше f/16, значит в таблице нас интересуют значения f/8 и шире.
• Пусть до башни - 200 метров и высота ее 30 т.е. тангенс ближней плоскости резкости - 15 (сотых) или больше.
• Пусть до дерева 10 метров и высота 10 т.е. чтобы сделать резким и дерево, нужен тангенс ближней плоскости нерезкости 100 (сотых) и больше (т.е. угол Φ₁ меньше 45⁰)

Нас интересуют значения параметров где:

• Высота J: 0.5 или больше (если она больше, то "на земле" может быть небольшой нерезкий участок перед камерой т.к. плоскости резкости проходят "под землей")
• Угол Φ₂: 90⁰ или больше, дальняя резкость ниже плоскости земли.
• Угол Φ₁: 45⁰ или меньше - если мы хотим включить в кадр и дерево.
• Диафрагменное число: 8 или меньше.

Для этих параметров в таблице есть единственное решение (промежуточные не берем): диафрагма f/8, тильт 1⁰, дистанция фокусировки 3 метра.

Плоскости резкости будут начинаться на 1.38 метра ниже камеры (т.е. на 0.88 под поверхностью земли) и идти под углами 45 и 97 градусов. Соответственно, ближняя зона резкости начнется на уровне земли на расстоянии 0.88 метра от камеры, захватит и дерево и башню. Дальняя зона резкости идет ниже поверхности земли т.е. вся сцена попадает в резкость.

Возникает вопрос, а нужен ли такой маленький наклон, может быть совсем без наклона все тоже хорошо? Калькулятор глубины резкости говорит нам, что для f/16 и нашего кружка нерезкости (15 микрон) зона резкости будет от 1.21 метра и до бесконечности. Получается, одноградусный наклон выиграл нам 33 сантиметра (больше четверти) в ближней зоне.

Если снять требование по резкости верхушки дерева, то возможных решений становится больше. Например:

• Тильт 3⁰, даст нам высоту Hinge line 0.46 метра (практически точно нужные нам 0.5).
• Наводка на бесконечность при диафрагме f/8 даст нам ближнюю зону резкости под углом 9⁰ к горизонту (тангенс 16 сотых т.е. в лимит 15 сотых мы попадаем).
• Зона максимальной резкости практически горизонтальная, на 1.5 градуса ниже т.е. максимальная резкость будет именно "по земле", без всяких компромиссов.
• Резкость в ближней зоне начинается прямо от ног штатива, никаких нерезких областей в ближней зоне нет.

Вместо заключения

1. Таблица, естественно, подходит и к Никоновскому 24-мм тильт-шифту и к старому Кэноновскому TS-E 24mm (с той поправкой что у второго шкала дистанций кончается на 0.3 м).
2. С удовольствием посчитаю такие же таблицы для всех стандартных узких Tilt-Shift объективов, благо их немного. Пишите оцифровку шкалы расстояний и фокусное тут в комментариях, соберу данные и посчитаю.
3. Есть другая типичная задача для Tilt - это съемка предметки. Нужны другие таблицы, я пока думаю над их устройством.

И, да, генератор PDF мне нужен именно для этого, хочется считалку таблиц сделать онлайн-сервисом.

P.S. Рад буду услышать, что на просторах интернета такой труд уже проделан, я - не нашел.