Syvätarkkuus

Lähikuvauksessa syvätarkkuus on vain muutamien millimetrien tai millimetrin osien luokkaa. Se riippuu kuvaussuhteesta, aukosta ja valitusta hajontaympyrästä. Alla vasemmalle on pläjäys teoriaa, oikealla voit laskea oman järjestelmäsi ja toiveittesi mukaisia arvoja.

Kun kuvataan ns. normaalietäisyyksillä, tarkka alue ulottuu kauemmaksi tarkennetun kohteen takana kuin edessä (noin kolmasosa edessä, kaksi kolmannesta takana), mutta lähi- ja makroalueella tarkka alue on lähes yhtä kaukana kohteen edessä kuin takana. Syvätarkkuuden alue voidaan laskea seuraavalla yhtälöllä:

Tf = f×c×(M+1)/M2
missä:
  • Tf on tarkan alueen suuruus kohteen edessä tai takana, mm
  • f on aukko
  • c on sallittu hajontaympyrä, mm
  • M on kuvaussuhde

Sallittu hajontaympyrä vaihtelee lopullisen kuvan koon ja kameran kuvatason koon perusteella. Täyden koon kennolle ja kinofilmille c voi olla 0,025 - 0,1 mm. Alla olevaan taulukkoon olen laskenut joitakin syvätarkkuuden arvoja.

Syvätarkkuuden alue kohteen edessä ja takana eri kuvaussuhteilla ja aukoilla. Sallittu hajontaympyrä on tässä 0,025 mm
M f = 4 f = 8 f = 32
0,1 11 mm 22 mm 88 mm
0,25 2 mm 4 mm 16 mm
0,5 0,6 mm 1,2 mm 4,8 mm
1 0,2 mm 0,4 mm 1,6 mm
2 0,075 mm 0,15 mm 0,6 mm

Aukkoa pienentämällä voidaan siis syvätarkkuutta lisätä, mutta jossakin kohdassa tulee raja vastaan: Diffraktio rupeaa vaikuttamaan kuvan terävyyteen eli vaikka syvätarkkuuden alue kasvaakin, niin kuvaa rupeaa vaivaamaan pehmeys ja pintarakenne näkymään kehnommin. Tämän voi havaita erityisesti pienikennoisissa digikameroissa, joissa himmentimen fyysinen koko pienillä arvoilla on hyvin pieni. Lisää diffraktiosta käytännössä.

Syvätarkkuus siis riippuu kuvaussuhteesta, aukosta ja sallitusta hajontaympyrästä eikä polttovälistä. Huomaa, että kuvaussuhde todellakin tarkoittaa kuvan koon suhdetta kohteen kokoon eli se ei riipu kuvan formaatista. Jos haluat kuvata kinokoossa 36 mm kokoisen kohteen suhteessa 1:1 on se kuvatasolla 36 mm ja täyttää kennon sen koko leveydeltä. 6x7 kameralla kohde vaatii vain n. 50 % kuva-alasta ja digikompaktilla kohde ei mahdu kuvaan kokonaisena. Kaikissa tapauksissa syvätarkkuus on sama jos aukko ja hajontaympyrä ovat samat.

Jos asiaa ajatellaan niin, että kohteen tulee mahtua kennolle (tai filmille) kokonaan, merkitsee se kuvaussuhteen muutosta. 6x7 kameralla 36 mm:n kohde 70 mm:n leveyteen merkitsee kuvaussuhdetta 2 eli syvätarkkuuden alue on pienempi. Vastaavasti digikompaktin kennolla kuvaussuhde on vain 0,2 ... 0,3 eli syvätarkkuus on suurempi ja näin saadaan (ainakin näennäisesti) tarkempia kuvia.

Kun keskustelupalstoilla on väännetty kättä siitä, että laajakulmaisen objektiivin syvätarkkuus on suurempi kuin pitkäpolttovälisen samalla kuvaussuhteella, otan tässä esimerkin laskemalla käyttäen tarkkaa yhtälöä syvätarkkuuden laskemiseksi. Yhtälö on seuraava:

Tfn =F2u/(F2-fcF+fcu)
Tfk = F2u/(F2+fcF-fcu)
missä:
  • Tfn on lähempi raja, jossa kohde näkyy terävänä
  • Tfk on kaukaisempi raja, jossa kohde näkyy terävänä
  • u on kohteen etäisyys (tarkennustasossa)
  • c on hajontaympyrä
  • f on suhteellinen aukko
  • F on polttoväli

Kuvataan kohde 24 mm:n ja 100 mm:n optiikalla aukolla f=16 ja kuvaussuhteeksi valitaan M=1. Silloin saadaan seuraavat arvot käyttäen perusyhtälöitä:

  F = 24 mm F = 100 mm
M 1 1
u 48 mm 200 mm
c 0,025 mm 0,025 mm
Tfk 48,8 mm 200,8 mm
Tfn 47,2 mm 199,2 mm
erotus 1,6 mm 1,6 mm
Jotta asia vielä selvennetään, katsotaan millainen on hajontaympyrän koko 10 mm tarkennustason takana eli ratkaistaan c kun dk = u+10 mm
c 10 mm takana 0,26 mm 0,30 mm

Eli totta totisesti: pitempi polttoväli tekee suuremman hajontaympyrän. Erotus on tässä tapauksessa 0,04mm. Näkyykö se ero on sitten toinen juttu. Yksityiskohdat tuskin lisääntyvät, koska kuvaussuhde pienenee voimakkaammin laajakulmalinssillä verrattuna pitkäpolttoväliseen. Edellisessä tapauksessa olisi kuvaussuhde 24 mm:n optiikalla n. 0,7 ja 100 mm:n optiikalla 0,9 10 mm tarkennustason takana. Jos etäisyys on 20 mm olisivat kuvaussuhteet vastaavasti 0,54 ja 0,83.

SYVÄTARKKUUSLASKURI

Tämä laskentataulukko on muunneltu The JavaScript Source:sta löytämästäni laskentataulukosta.

Tässä on oletettu seuraavaa:

  • Kuvaa tarkastellaan 25 cm:n etäisyydellä.
  • Silmän erotuskyky on 0,25 mm 25 cm etäisyydellä.
  • Sallittu hajontaympyrä riippuu suurennusuhteesta katsottavan kuvan koko/kuvan koko kamerassa.
  • Diakuvassa käytetään samoja arvoja.
  • Digikameran kennon erotuskyky ei rajoita hajontaympyrän kokoa

Valitse alasvetovalikoista sopivat arvot ja lisää kohteen koko millimetreissä olettaen, että se täyttää koko kuva-alan. Käytä desimaalipistettä tarvittaessa.

Syvätarkkuus on tässä laskettu koko tarkalle alueelle. Makroalueella alue on symmetrinen tarkennuspisteen kummallakin puolella.

Digikennon koko/filmiformaatti
Kuvan (suurennoksen) koko
Objektiivin polttoväli
Aukko
Kohteen koko, mm

    
Kokonaissyvätarkkuus makroalueella, mm
Suurennussuhde kuvatasolla (kenno tai filmi)
Kokonaisuurennus (Kuvan koko/kohteen koko)
Kuvausetäisyys (Kohteen ja objektiivin etulinssin välinen etäisyys),mm

 

 


päivitetty 7.6.2016