Głębia ostrości – rozmycie tła – bokeh – od czego zależy i dlaczego w smartfonach trudniej ją osiągnąć bez pomocy oprogramowania?

Piękne rozmycie tła kojarzy nam się z profesjonalną fotografią, a kontrolowanie głębi ostrości jest przydatnym elementem kompozycji. Wyjaśnijmy zatem dlaczego bokeh jest pożądany, od jakich parametrów zależy i dlaczego w smartfonach trzeba użyć oprogramowania, aby sztucznie rozmywać tło.

Dlaczego w ogóle chcemy rozmycia na zdjęciu?

Chcemy „bokeh”, bo kojarzy się nam ze zdjęciami wykonanymi drogimi, profesjonalnymi aparatami fotograficznymi. Jednak rozmycie tła najlepiej wykorzystywać świadomie i celowo. Rozmycie tła pozwala od razu rozpoznać co jest elementem zdjęcia, na który fotograf zwrócił uwagę, a co jest tylko tłem. Ostra powinna być twarz  fotografowanej osoby (jej oko), a nie na jej ucho lub brzuch. W przypadku aparatów z regulacją przysłony można dodatkowo określić jak duża ma być głębia ostrości, czyli szerokość planu, w którym wszystko jest ostre. W skrajnych przypadkach głębia ostrości może mieć pojedyncze milimetry i wtedy, gdy oko jest ostre, to już nos i uszy są wyraźnie rozmyte. Taki nadmiar nieostrości też zazwyczaj nie jest wskazany. Idealnie jest wówczas, gdy na zdjęciu jest ostre wszystko co istotne, a reszta jest rozmyta.

Po drugie - rozmyte tło pozwala łatwiej zapanować nad chaosem. Gdy wszystko jest ostre, nie wystarczy mieć ciekawy obiekt do zdjęć, ale wszystko co mieści się w kadrze powinno być interesujące, estetyczne i spełniać warunki kompozycji – również tło. Gdy tło jest rozmyte to nie musimy się przejmować się detalami, które będą rozmazane. Wszystko sprowadza się do siły światła i kolorystki – reszta nie będzie widoczna. Dlatego mała głębia ostrości jest często wykorzystywana  w fotografii portretowej, bo tematem jest model, a nie cały kadr.

Mała głębia ostrości nie jest zawsze wskazana. W przypadku fotografii krajobrazowej wszystko co widoczne jest tematem zdjęcia i najczęściej cały kadr powinien być ostry. W przypadku fotografii makro głębia ostrości robi się tak mała, że jest jedną z głównych przeciwności, z którą musi zmagać się fotograf.

Od czego zależy głębia ostrości?

Stopień rozmycia tła oraz głębia ostrości zależy od trzech czynników – ogniskowej obiektywu, jasności obiektywu oraz odległości od fotografowanego obiektu.

Ogniskowa – im jest dłuższa tym głębia ostrości jest mniejsza. W efekcie teleobiektywy mają najmniejszą głębię ostrości, a obiektywy szerokokątne mają największa głębię ostrości. Zdjęcia portretowe zwykle wykonuje się obiektywami o ogniskowej od 85 do 200 mm zarówno z tego względu, oraz dlatego, że ludzka twarz wygląda zwykle korzystniej na takich ogniskowych.

Jasność obiektywu i użyta przysłona – im obiektyw jest jaśniejszy to tym bardziej rozmywa tło. Jasność obiektywu wyrażona jest w liczbie F – im liczba F jest niższa, tym obiektyw jest jaśniejszy. Można przyjąć, że przysłona F/5,6 jest pośrednia, czyli ani jasna ani ciemna. Jasność F/2.8 zwłaszcza przy dłuższych ogniskowych uznawana jest za całkiem dużą. Przy krótszych ogniskowych F/1.8 do F/1.2 to jedne z najjaśniejszych spotykanych szkieł, choć można znaleźć na rynku nawet obiektywy F/0.7.

Chcąc uzyskać większą głębię ostrości można przymknąć przysłonę do większych wartości, np. F/22, jednak każdy obiektyw ma maksymalną jasność wynikającą z jego konstrukcji. Osiąga ją kiedy przysłona jest całkowicie otworzona i wykorzystywany jest cały otwór obiektywu.

Odległość – im bliżej podejdziemy do obiektu, tym rozmycie tła będzie większe. Dodatkowo, jeśli tło na którym fotografujemy obiekt, znajduje się dalej z tyłu, to tym mocniej będzie rozmyte. Właśnie z tego powodu w fotografii makro głębia ostrości jest tak mała – bo fotografujemy dość długą ogniskową z bardzo bliska.

Jak osiągnąć największe rozmycie tła w przypadku aparatu?

Jeśli mamy do dyspozycji obiektyw typu zoom należy ustawić go na maksymalne powiększenie, całkowicie otworzyć przysłonę na najniższą dostępną wartość i podejść jak najbliżej do fotografowanego obiektu, kadrując go możliwie ciasno albo nawet wybierając tylko fragment – np. samą twarz, a nie całą postać. W takim wypadku często nawet aparatem kompaktowym uda się rozmyć tło w zauważalny sposób.

Głębia ostrości nie zależy od wielkości matrycy

To popularny mit wynikający ze zbyt dużego uproszczenia. Matryca aparatu nie modyfikuje obrazu, tylko zapisuje obraz rzutowany przez obiektyw. Stąd mówienie, że im większa matryca tym większe rozmycie to błąd logiczny. Jest jednak pewne powiązanie, z którego to uproszczenie się wzięło.

W poprzednim artykule, w którym omówiłem ogniskową oraz zoom wspominałem o ekwiwalencie ogniskowej, czyli przeliczaniu ogniskowej na standard jakim jest tzw. pełna klatka o wielkości 35 mm. Polecam zapoznać się z tamtym artykułem w całości, ale w uproszczeniu - im mniejsza matryca tym mniejszy wycinek kadru widzianego przez obiektyw rejestruje. Taki wycinek jest powiększeniem fragmentu kadru, zawęża się więc pole widzenia. W efekcie mówimy o mnożniku jakim jest „crop” – czyli ten wycinek zdjęcia. Jeśli chcemy uzyskać to samo pole widzenia na aparacie z mniejsza matrycą musimy zastosować obiektyw o krótszej ogniskowej. Dla aparatu z matrycą micro 4/3 mnożnik wynosi x2, jeśli więc chcemy uzyskać pole widzenia dla standardowego obiektywu 50 mm dla pełnej klatki, musimy sięgnąć po obiektyw o ogniskowej 25 mm.

Fotografując aparatem z mniejszą matrycą, ale chcąc zachować to samo pole widzenia musimy użyć krótszej ogniskowej, a ta jak wiemy wpływa na stopień rozmycia tła. Dla aparatu z matrycą micro 4/3 i mnożnikiem ekwiwalentu ogniskowej x2 pole widzenia mamy jak w obiektywie z ogniskową 50 mm (stąd jest to ekwiwalent 50 mm), ale faktycznie fotografujemy obiektywem z ogniskową 25 mm – stąd różnica w rozmyciu tła i większej głębi ostrości. Matryca powoduje zastosowanie krótszej ogniskowej, ale to ogniskowa odpowiada za finalny efekt.

Aby móc ocenić stopień rozmycia dla mniejszej matrycy należy pomnożyć nie tylko ogniskową ale i przysłonę, uzyskując nie tylko ekwiwalent ogniskowej, ale i odpowiadającą mu przysłonę. Fotografowanie aparatem micro 4/3 z obiektywem 25/1.8 da nam taki efekt jak obiektyw 50/3.6 na pełnej klatce. Wciąż nieźle, ale różnica względem pełnoprawnego 50/1.8 będzie wyraźnie widoczna.

Czemu zdjęcia ze smartfonów mają tak dużą głębię ostrości?

Z powyższego akapitu można łatwo zorientować się, czemu smartfony mają tak dużą głębię ostrości. Choć w specyfikacji podawany jest ekwiwalent ogniskowej dla „pełnej klatki” to faktyczna, fizyczna ogniskowa obiektywu w smartfonie wynosi zaledwie około 4 mm, a czynnik crop ma mnożnik rzędu x7. Jeśli producent podaje, że główny aparat ma ogniskową 28 mm i jasność F/1.6 (to jedna z najwyższych jasności spotykana w smartfonach), to de facto fotografujemy ogniskową 4 mm, która po przeliczeniu na pełna klatkę jest i tak szerokokątnym obiektywem 28 mm o przysłonie F/11.2 W lustrzance i bezlusterkowcu z pełną klatką taką głębię ostrości uzyskamy na obiektywie 28 mm z przysłaną przymknięta do F11. To zupełne przeciwieństwo fotografii portretowej, chociaż świetnie sprawdzi się w fotografii krajobrazu. Do portretowego 85mm F/1.2 z 28mm F/11 jest bardzo daleko.

Z powodu fizycznych ograniczeń w wielkości i wadze smartfonów, niemożliwe jest zastosowanie obiektywów 85 mm – to 8,5 cm od przedniej soczewki do matrycy, która w wersji pełnoklatkowej też by się nie zmieściła. Skoro nie ma nadziei na wprowadzenie takich komponentów do smartfonów, nawet za wiele lat i wraz z rozwojem technologii to trzeba sobie radzić inaczej – sięgnąć po moc obliczeniową.

Aby rozmyć tło, algorytm musi wiedzieć co jest bliżej, a co dalej. Do tego celu najpierw wykorzystywany był podwójny obiektyw i efekt paralaksy, a najnowszym rozwiązaniem technologicznym jest precyzyjny dalmierz 3D określany mianem TOF - Time-of-Flight. Przy jego zastosowaniu smartfony mają dokładne informacje, dzięki czemu mogą naśladować rozmycie optyczne przez obiektyw z długa ogniskową. Rozmywają mocniej to co znajduje się dalej i słabiej to co znajduje się bliżej. TOF zabezpiecza także przed niedokładnym rozmywaniem na krawędziach czy niechcianym rozmywaniem kosmyka włosów, który powinien pozostać ostry.

Dodatkowym plusem programowego rozmywania tła jest możliwość wpływania na finalny efekt, zwiększając bądź zmniejszając stopień rozmycia, a także modyfikując jego kształt. Pamiętajmy jednak, że tylko naturalne rozmycie wynikające z optyki jest całkowicie odporne na błędy, bo powstaje na drodze praw jakimi rządzi się optyka.

Ciekawostki o bokeh

Osoby, którym w sposób szczególny zależy na bokeh wiedzą, że tak naprawdę wygląd rozmycia tła to jest cała osobna dziedzina dotycząca konstrukcji obiektywów i specjalistycznych zastosowań.

Kształt rozmycia jest różny, zależnie od liczby listków przysłony zastosowanych w obiektywie aparatu (smartfony w ogóle nie mają listków przysłony). Gdy listków jest mniej, rozmyte punkciki świateł maja bardziej geometryczny kształt wielokątów, a gdy listków przysłony jest więcej owe punkciki są niemal idealnie okrągłe.

Różne może tez być zniekształcenie rozmycia w rogach i po bokach kadru. W jednym obiektywie okręgi bokeh mogą pozostawać symetryczne, a w innych zostają spłaszczone i rozciągnięte.

Wreszcie w specjalistycznych obiektywach stricte portretowych z najwyższej półki czasem stosowany jest dodatkowy filtr apodyzacyjny, który dodatkowo zmiękcza rozmyte tło. W obiektywach Nikkor z funkcją defocus control jest drugi pierścień regulujący soczewki korygujące, wpływając wyłącznie na wygląd bokeh. Można też zastosować specjalny filtr na obiektyw, który zmieni kształt rozmytych świateł na gwiazdki bądź serca. Wszystko razem powoduje, że sam wygląd nieostrych fragmentów zdjęcia jest osobną dziedziną fotografii samą w sobie, na którą fotografowie zwracają dużą uwagę.