Каждый момент неповторим... (Лозунг фотографа)

Резкость в фотографии – исключительно важная характеристика, от которой зависит и общее качество снимка, и его восприятие, и художественная ценность. Нерезкий кадр, если это не специально задумано фотографом, скорее всего можно считать безнадежно испорченным, поскольку исправить его даже в фоторедакторе довольно проблематично, а чаще всего вообще невозможно.

Резкость в фотографии - предметы на заднем плане получились нерезкими и исправить это невозможно ни в одном фоторедакторе

Предвижу возражения, что резкость в фотографии можно улучшить, например, в Фотошопе, в котором существует несколько способов повышения резкости, начиная с фильтра «умная резкость» и кончая специфическими и довольно сложными методиками. Это верно, но только в том случае, если на снимке присутствует информация о мелких деталях. Иными словами, чтобы поднять резкость в фоторедакторе, кадр должен быть изначально резким, тогда применение фильтров резкости может значительно повысить качество обработанной фотографии.

Если же картинка нерезкая, размытая, то никакого эффекта не будет, такой файл лучше просто удалить, чтобы не расстраивать себя и окружающих. Поэтому помнить про резкость в фотографии надо еще на этапе подготовки к съемке, не возлагая слишком большие надежды на дальнейшую компьютерную обработку.

Что влияет на резкость в фотографии

Резкость в фотографии - хорошо видна хроматическая аберрация - цветные ореолы на светлом фоне, сильно снижающие резкость снимка

В первую очередь, конечно, объектив. Резкость изображения очень сильно зависит от оптики. Неисправленные аберрации, низкое качество материалов, плохая сборка и юстировка существенно влияют на резкость в фотографии. При этом даже самые дорогие объективы с большим зумом обычно уступают в резкости более дешевым моделям с фиксированным фокусом.

Очень важна фокусировочная система фотоаппарат — объектив. Если она постоянно ошибается, то навести на резкость очень сложно. Этим иногда грешат дешевые объективы, особенно на максимально открытых диафрагмах, на которых система фокусировки в некоторых случаях не может отработать небольшую глубину резкости, попадая то перед, то позади объекта.

Характеристики матрицы также во многом определяют резкость в фотографии. Если размер пикселя матрицы больше чем кружок рассеяния объектива, то именно от матрицы будет зависеть резкость снимка. Разрешение современных матриц вплотную приблизилось к возможностям объективов, поэтому в плане резкости надо рассматривать систему объектив – матрица, чем мы сейчас и займемся.

Критерии резкости

Что означает выражение «предмет выглядит резким»? Только то, что его видит резким человеческий глаз. Наше зрение воспринимает резкими те предметы, кружки рассеяния (по-другому, кружки нерезкости или пятна рассеяния) которых имеют диаметр меньше разрешающей способности глаза. Но ведь зрение у всех разное! Следовательно, понятие резкость в фотографии – категория субъективная.

Для определенности обычно берут зрение среднестатистического человека, исследования которого показывают, что с расстояния 25 см кружок диаметром 0,1 мм воспринимается как точка. Это соответствует угловому разрешению 1′ и определяется средней плотностью расположения светочувствительных палочек и колбочек в центральной части сетчатки (в т. н. желтом пятне).

Резкость в фотографии - разрешающая способность глаза

Такой же результат получится при рассматривании с указанного расстояния штриховой миры. Если промежуток между штрихами меньше 0,1 мм, то глаз увидит сплошной серый фон. Это означает, что на расстоянии 25 см разрешающая способность глаза составляет 10 линий/мм. Взяв за основу это значение, легко рассчитать, что для того, чтобы на фотографии, напечатанной на принтере, не были видны отдельные пиксели (или точки), их плотность должна быть не менее 20 Пикс/мм, или 20*25=500 Пикс/дюйм (т. е. в 2 раза больше разрешения глаза, т. к., чтобы изобразить штрих, нужен, как минимум, 1 черный и 1 белый пиксели).

Таким образом, если смотреть на фотографию с расстояния 25 см, то все детали, размер которых меньше 0,1 мм будут восприниматься как точки. Это наиболее распространенный и общепринятый критерий резкости. Однако из-за субъективности восприятия резкости, многие авторы вводят свои критерии, так что в литературе и интернете можно встретить значения предельных кружков рассеяния от 0,07 до 0,3 мм. Мы будем придерживаться значения 0,1 мм, как наиболее общепринятого.

Резкость в фотографии и кружок рассеяния на матрице

С фотографиями мы разобрались, а дальше начинается самое интересное. Определение кружка рассеяния на фотосенсоре (пленке, матрице) является фундаментальным для понятия резкость в фотографии, ведь изображение, полученное с матрицы, мы будем либо рассматривать на мониторе, либо распечатывать на бумаге, причем с разным увеличением. Каким же должен быть кружок рассеяния на матрице, чтобы полученная с нее и напечатанная фотография воспринималась глазом как резкая?

Легко рассчитать, что принятому нами кружку рассеяния 0,1 мм на фотографии должен соответствовать диаметр 0,1/M кружка рассеяния на матрице, где M – масштаб увеличения, равный отношению диагонали фотографии к диагонали матрицы при сохранении пропорций снимка. Получается, что чем больше мы хотим увеличить снимок, тем меньше должен быть кружок рассеяния на матрице, чтобы обеспечить необходимую резкость на увеличенной фотографии.

Резкость в фотографии - кружок рассеяния

Теоретически идеально резким может быть только изображение того предмета (точнее даже плоскости), на который сфокусирован объектив. Но как мы только что поняли, нам и не нужно идеально резкое изображение, надо только чтобы кружок рассеяния удовлетворял критерию резкости, т. е. резкими может выглядеть не только объект, на который мы навелись, но и предметы за ним и перед ним. Получается, что резкость в фотографии тесно связана с понятием глубины резкости, а чтобы она имела какой-то практический смысл, надо договориться о том, при каком масштабе увеличения снимка будет рассчитываться кружок рассеяния на матрице. В истории фотографии такие попытки предпринимались уже не один раз.

Во времена пленки самой популярной была рекомендация фирмы Carl Zeiss считать диаметр кружка рассеяния на светочувствительном материале как 1/1500 длины диагонали кадра. Для полного кадра 36х24 мм (диагональ 43,26 мм) это составляет 43,26/1500=0,029 мм. Какому же размеру (диагонали) фотографии по нашему критерию резкости (диаметр кружка рассеяния на фотографии 0,1 мм) соответствует эта рекомендация? Очень просто: 43,26*0,1/0,029=149 мм, т. е. менее 15 см (!). Но такие фотографии сегодня мало кто печатает, не говоря уже об увеличении снимка на мониторе!

К сожалению, по допущениям Carl Zeiss (этот стандарт известен еще с довоенных времен) было рассчитано большинство таблиц и шкал глубины резкости. На сегодня все это безнадежно устарело, поэтому многие производители вообще не указывают эту шкалу на своих объективах.

Для того, чтобы корректно рассчитать глубину резкости для современного цифрового фотоаппарата, значение диаметра кружка рассеяния на матрице надо выбирать исходя из критерия резкости на фотографии и необходимого масштаба увеличения. При этом учитывайте, что предельное значение кружка рассеяния равно величине пикселя, меньшее значение не имеет смысла, а зная размер пикселя, можно рассчитать и максимальный размер отпечатка. Приведу конкретный пример.

Возьмем широко распространенную матрицу формата DX фотоаппаратов Nikon с разрешением 12,2 МПикс. и физическим размером 23,6х15,8 мм (диагональ 28,4 мм, кроп фактор 1,52). Изображение на такой матрице состоит из  4288х2848 пикселей. Предположим, что вы хотите напечатать фотографии формата 15х10 (диагональ 180 мм) и 30х20 см (диагональ 360 мм).

Масштаб увеличения в первом случае: 180/28,4=6,3, во втором: 360/28,4=12,7. Получаем кружки рассеяния для снимков 15х10: 0,1/6,3=0,016 мм, для снимков 30х20: 0,1/12,7=0,0078 мм. Именно этими значениями диаметров кружков рассеяния и надо руководствоваться при расчетах глубины резкости, если вы собираетесь печатать фотографии указанных форматов.

Размер пикселя рассматриваемой матрицы составляет 23,6/4288=0,0055 мм. Следовательно, исходя из принятого нами критерия резкости, максимальный размер фотографии, который можно напечатать без ущерба для качества, будет по горизонтали 23,6*0,1/0,0055=429 мм (43 см), по вертикали 15,8*0,1/0,0055=287 мм (29 см), т. е. формата A3. Диагональ фотографии при таком увеличении составляет 52 см (520 мм), а масштаб увеличения 520/28,4=18,3.

Как получить максимальную резкость в фотографии

В предыдущем примере мы рассчитали максимальный размер снимка, удовлетворяющего критерию резкости, исходя из разрешения матрицы, и это предельное значение для данного критерия резкости. Если увеличивать фотографию еще больше, то чтобы она выглядела резкой, от нее надо отойти на большее расстояние.

Но тут возникает резонный вопрос, а сможет ли объектив обеспечить такой кружок рассеяния, чтобы резкость в фотографии соответствовала характеристикам матрицы? Ведь 12,2 МПикс. далеко не предел, например, матрица фотоаппарата Nikon D800 имеет 36 МПикс.

Ограничение здесь накладывают аберрации объектива и дифракция света. Для каждого фотоаппарата можно рассчитать значение диафрагмы, при котором дифракционные эффекты уже начинают оказывать влияние на резкость. Как показано в статье про дифракцию света, в нашем примере это f/9, и при дальнейшем закрытии диафрагмы резкость будет только ухудшаться.

Резкость в фотографии - мягкий снимок на диафрагме 1,4 за счет не полностью скомпенсированных аберраций Резкость в фотографии - резкий снимок на диафрагме 8

Что касается аберраций, то для каждого объектива существуют свои значения диафрагмы, на которых аберрации скомпенсированы лучше всего. Производители, как правило, не указывают эту информацию, поэтому получить ее можно только экспериментальным путем. Обычно резкость в фотографии достигает максимального значения в интервале диафрагм от на 2 – 3 ступени меньшей максимально открытой, до рассчитанной по дифракционному пределу.

Например, для стандартного объектива 50 мм, f:1,4 и матрицы из нашего примера, наилучшая резкость будет в интервале диафрагм f/2 – f/9. На максимально открытой диафрагме аберрации еще достаточно заметны и изображение получается довольно мягким, а при меньших, чем f/9, начинает сказываться дифракция, что тоже снижает резкость.

Мы рассмотрели все главные факторы, влияющие на резкость в фотографии. Если вы будете их учитывать, то сможете максимально раскрыть возможности своей фотографической техники. Нельзя забывать только о том, что художественная ценность снимков определяется во многом искусством фотографа, и в сочетании с техническими знаниями это дает великолепные результаты.