CROPFACTOR EN DOF

Gelijk of ongelijk?

Elders op deze website is een uitgebreid artikel geschreven over de scherpte-diepte (Depth Of Field) binnen een opname. In het betreffende artikel wordt gesproken over diafragma, brandpunt-afstand en opname-afstand. Sommige mensen zullen zich afvragen waar de invloed van het sensor formaat is gebleven. Het verhaal gaat immers dat een camera met een kleine sensor een grotere scherpte-diepte geeft dan een camera met een grote beeldsensor. De invloed van het sensor formaat kan op twee verschillende manieren bekeken worden en daarmee kan je tot twee tegenstrijdige conclusies komen. In dit verhaal zullen beide ‘stromingen’ omschreven worden.

Eerst zal de scherpte-diepte omschreven en gedefinieerd moeten worden. Maar simpel gezegd is de scherpte-diepte het gebied waarbinnen en opname als scherp zal worden ervaren. In principe verloopt de scherpte in een rechte lijn vanuit een objectief. Dus de scherpte verloopt vanaf het objectief tot aan een voorwerp dat bijvoorbeeld aan de horizon staat. Dus je kan bijvoorbeeld spreken over een opname die vanaf twee meter vanaf de camera scherp is tot 10 meter. In dat geval is de diepte van de scherpte acht meter. Als deze scherpte-diepte 30 meter is dan is een opname over een grote afstand scherp. In de onderstaande afbeelding kan je de scherpte-diepte duidelijk zien verlopen.

(Klik op de afbeeldingen om een groter formaat te kunnen bekijken)

Nu zal je zien dat het niet zo is dat de scherpte van het ene op het andere moment overspringt van scherp naar onscherp. De overgang van scherp naar onscherp verloopt geleidelijk. Dit is een gebied waarop goede objectieven zich onderscheiden van slechtere objectieven. Als deze overgang mooi en vloeiend verloopt spreek je over een objectief dat een mooie 3D weergave heeft. Bij slechtere objectieven zal de overgang minder mooi zijn en zich daarmee duidelijker aftekenen. In de onderstaande afbeelding kan de groene sector als scherp geïnterpreteerd worden, de oranje zone als een overgangsgebied en de rode als onscherp.

De scherpte-diepte is het gebied waartussen de opname als scherp zal worden ervaren. Nu heeft dit voor en deel ook te maken met de definitie die de kijker aan scherp geeft. Wat de een scherp noemt kan een ander persoon al als onscherp beoordelen. Er zijn echter ook puur technische bepalingen opgesteld die bepalen wat je als scherp en wat je als onscherp moet omschrijven. Bij de onderstaande afbeelding is duidelijk te stellen dat het zilver gekleurde figuur scherp is en de andere figuren minder scherp of zelfs helemaal onscherp zijn. Maar als je goed kijkt zal je zien dat zelfs het zilveren figuur niet overal ‘gestoken scherp’ is. Het heeft dus ook met de interpretatie van het beeld te maken.

 

In de onderstaande afbeelding kan je zien dat het zilveren figuur ongeveer tussen de afstand van 35 tot 47 centimeter scherp is. Dat betekend dat de scherpte-diepte binnen deze foto 47-35= 12 centimeter is.

 

 

 

 

 

Als dezelfde foto met een hoger diafragma-getal gemaakt wordt. Dus met een kleinere diafragma-opening dan zal de scherpte-diepte toenemen. Op de onderstaande foto’s kan gezien worden dat de scherpte-diepte aanzienlijk groter is geworden door te diafragmeren.

 

 

De scherpte-diepte

De scherpte-diepte wordt in de basis bepaald door: de opname-afstand, het diafragma getal en de brandpunt-afstand.

1. Als je dichter bij een voorwerp of persoon staat en dus de scherpstel-afstand klein is dan zal de scherpte-diepte kleiner zijn dan wanneer je verder van een voorwerp of persoon staat. En handig ezelsbruggetje hierbij de de macro-fotografie. Bij macro-foto’s is de geringe scherpte-diepte opvallend aanwezig. In de onderstaande afbeelding kan je zien dat de scherpte-diepte afhankelijk is van de opname afstand. In alle drie de voorbeelden is een zelfde diafragma van 5.6  en een objectief met een brandpunt van 35mm gebruikt, alleen de opname-afstand is veranderd. Aan de linkerzijde een opname waarbij is scherp gesteld op één meter, in die situatie is de scherpte-diepte ongeveer 26 centimeter. In de middelste opname is scherp gesteld op een afstand van twee meter en dan is de scherpte-diepte ongeveer 1.11 meter. Aan de rechterzijde is te zien dat er is scherp gesteld op een afstand van zes meter en daarbij bedraagt de scherpte-diepte ongeveer 24 meter!

 

 

2. Bij een opname met open diafragma (een laag diafragma-getal) is de scherpte-diepte kleiner dan bij een opname waarbij het diafragma verder gesloten is (hoger diafragma-getal). Deze variabele is bij de meeste filmmakers bekend en dat is mede de reden waarom lichtsterke objectieven populair zijn. Een ezelsbruggetje hierbij is het bekende verschijnsel dat mensen die niet meer zo goed kunnen zien gaan knijpen met de ogen. Deze vergelijking gaat niet echt op maar je kan het zien als dat men met het sluiten van de ogen het diafragma kleiner maakt en dus scherper gaat zien. In de onderstaande afbeelding kan je de invloed van het diafragma aflezen. Als je goed kijkt zal je hier net als in de bovenstaande afbeelding ook iets anders opvallen. Als je naar de rechterzijde van de afbeelding kijkt zie je dat er met een brandpunt van 35mm met een diafragma van 16 is scherp gesteld op een afstand van twee meter. De totale scherpte-diepte is ongeveer 3 meter (2.32+0.69) maar vanaf het punt van twee meter is er een speelruimte van 2.32 meter naar achteren en 0.69 meter naar voren. Dus aan de achterzijde heb je meer speelruimte dan aan de voorzijde van het focus-punt. Dat is een gegeven dat je kan gebruiken bij het maken van een opname want  stel dat je iemand interviewt die op exact twee meter afstand zit (scherpstellen op de ogen) dan is er achter die persoon 2.32 meter aan ruimte als het gaat om de scherpte en slechts 69 centimeter aan de voorzijde an de persoon. Stel dat deze persoon onrustig is en heen en weer beweegt dan kan het verstandig zijn om niet op exact twee meter scherp te stellen maar bijvoorbeeld op 1.5 of zelf 1.2 meter afstand. Door de speelruimte aan de achterzijde blijft de persoon dan binnen de scherpte-diepte vallen maar aan de voorzijde heb je dan wat extra speelruimte gecreëerd. Dus bij voldoende scherpte-diepte hoef je niet perse exact scherp te stellen op de ogen maar mag het focuspunt iets verder naar achteren liggen. Eem handig gegeven als je bijvoorbeeld iemand moet filmen die naar je toe komt lopen.

 

 

3. Een andere bekende variabele is de brandpuntafstand. Een lang brandpunt (een tele-objectief) heeft een kleine scherpte-diepte dan een kort brandpunt (goothoek objectief). Dat kan je aflezen aan de onderstaande afbeelding. Daarbij blijft de opname-afstand op twee meter staan en blijft het diafragma op 5.6 staan. Alleen het brandpunt is aangepast.

Nu zie je dat moderne objectieven niet alleen op het gebied van de techniek (elektronisch) vaak anders zijn dan klassieke objectieven (mechanisch) maar er is nog een belangrijk verschil. En juist dat verschil kan heel handig zijn tijdens het maken van opnames. Op de klassieke objectieven wordy vrijwel altijd een scherpte-diepte schaal weergegeven. Dat kan je zien aan de afbeeldingen van de Zeiss objectieven. Aan de linkerzijde staat een 21mm objectief en aan de rechterzijde een 35mm objectief. Beide objectieven staan op diafragma 8 en er is scherp gesteld op een afstand van 1 meter. Als je eerst naar het linker objectief kijkt en dan naar de streepjes die tussen het diafragma getal en de focus-afstand staan. Dan zie je daar getallen bij staan 22-16-8-4-4-8-16-22. Als je met een diafragma van 8 fotografeert of filmt dan zit de scherpte-diepte tussen de twee streepjes waar 8 bij staat. Dus bij dit 21 mm objectief is de opname dan scherp tussen een afstand van 0.7 meter tot 2 meter (DOF 1.3 meter). Bij het rechter objectief (35mm) zie je dat de scherpte dan tussen 0.75 meter en 1,5 meter ligt (DOF ongeveer 0.5 meter). Je kan dus aan de bovenzijde van het objectief de scherpte-diepte aflezen. Dit is erg handig als je bijvoorbeeld tijdens straatfotografie snel moet reageren en niet de tijd hebt om door je zoeker te kijken om scherp te stellen. je kan dan zonder naar het beeld te kijken inschatten waar de scherpte ongeveer zal liggen en welke speelruimte je hebt.

 

 

 

Sensor-formaat / cropfactor

Maar waar is de invloed van het sensor-formaat gebleven? Er wordt immers vaak gesteld dat het formaat van de sensor invloed heeft op de scherpte-diepte. Probeer de volgende voorstelling visueel te maken: Er staat een beamer die een beeld projecteert, het gebied tussen de beamer en het projectie-scherm is de binnenzijde van de camera. Dus het licht (het beeld) komt via het objectief binnen en gaat vervolgens in de vorm van lichtstralen (een beeld) naar het projectie-scherm. Zie de beamer nu als het objectief en het projectie-scherm als de beeldsensor waarop het beeld ‘getekend’ wordt.
Een objectief ‘projecteert’ echter een rond beeld aan de binnenzijde van de camera. En binnen die cirkel zit de beeldsensor. Dus er wordt een deel van het beeld niet gebruikt. Als je nu een full frame objectief op een camera gebruikt die een crop-factor heeft dan is het beeld dat geprojecteerd wordt groter dan dat de sensor is. Een groot deel van het geprojecteerde beeld zal niet worden gebruikt. Of als je terug gaat naar de beamer en er een beeld op een scherm wordt geprojecteerd en dat beeld vult het hele scherm en je zet daarna het scherm een paar meter naar voren dan zal een groot deel van het geprojecteerde beeld buiten het scherm vallen. Er wordt dan slechts een deel van het beeld getoond. In de onderstaande afbeelding zie je een foto waarbij het gele gebied aangeeft wat een camera met een cropfactor van bijvoorbeeld 1.6 gebruikt. De sensor is kleiner dus er wordt minder beeld opgenomen. Het 35mm objectief heeft opeens een FOV (Field Of View) van bijvoorbeeld een 50mm objectief.

 

 

Ter verduidelijking beide afbeeldingen onder elkaar: het objectief projecteert het zelfde beeld de sensoren nemen echter een andere formaat van het geprojecteerde beeld op. In de bovenste opname zie je meer en in de onderste opname lijkt het dat er gebruik is gemaakt van een tele-objectief. Nu komen we op het punt waar een interessante discussie kan ontstaan.

De verwarring, stelling 1

Er kunnen twee verschillende stellingen gebruikt kunnen worden. De ene groep stelt dat het sensor formaat geen directe invloed op de scherpte-diepte heeft en een andere groep stelt dat het sensor formaat wel degelijk invloed op de scherpte-diepte heeft.
Als we nog een keer naar de twee bovenstaande afbeeldingen kijken dan zie je dat je met een cropfactor camera een flink aantal stappen naar achteren moet doen om een zelfde beeld te krijgen als bij en full frame camera. Je moet er immers voor zorgen dat het beeld ‘ruimer’ gaat worden en dat je meer omgeving in beeld krijgt. Dus dat betekenen dat je fysiek een aantal stappen achteruit zal moeten lopen en daarmee vergroot je de opname-afstand tot het voorwerp/persoon. Omdat de opname-afstand groter wordt zal de scherpte-diepte toenemen.

 

De verwarring, stelling 2

Je zou er ook de keuze kunnen maken om niet naar achteren te lopen maar om en objectief met en korter brandpunt te gebruiken. En dus bijvoorbeeld een een 28mm objectief te gebruiken. Immers 28mm x 1.6 (cropfactor) is ongeveer een VOF van 35mm en dus een vergelijkbaar beeld als dat je krijgt als je een 35mm objectief op een full frame camera gebruikt. Echter een objectief met een korter brandpunt zal meer scherpte-diepte geven.

 

De verwarring, 1 en 2 zijn juist

Het indirecte verband tussen het formaat van de sensor en de scherpte-diepte zijn dus de opname-afstand en de brandpunt-afstand. Hierbij gaan we er vanuit dat je een vergelijkbaar beeld wil opnemen. Nu komen we op het punt waarop twee tegenstrijdige standpunten ingenomen kunnen worden. Deze stellingen staan haaks op elkaar. Aan de ene zijde de mensen die zeggen dat de gehele invloed van het sensor formaat hierbij stopt en de groep mensen die zegt dat het sensor formaat zeker nog meer invloed heeft. In de onderstaande afbeelding het beeld zoals het uit een full frame camera zou komen en bij de ander zoals het uit een camera met bijvoorbeeld een crop factor van 1.6 zou komen.

 

 

De verwarring, stelling 3

De stelling van de ‘rode groep’ deze zeggen dat het sensor formaat geen directe invloed op de scherpte-diepte heeft. Want kijk naar de afbeelding waarin de meetlat te zien is. In beide opnames is het beeld nog steeds scherp tussen de 35 en 47 centimeter scherp. Dus een DOF van 12 centimeter. Die waarde veranderd helemaal niet als je slechts een deel van het beeld gebruikt. Dat klopt toch?

Probeer nu in de onderstaande gedachtegang mee te gaan. We zien achtereenvolgens twee keer exact dezelfde opname de ene keer opgenomen met een full frame camera en de tweede keer met een crop-factor camera. Als je puur naar het beeld kijkt en niet naar de afstand die de meetlat aangeeft dan valt er toch wat op. Het rode kamp zegt dat nog steeds alleen het zilveren figuur scherp is en nog steeds zijn de bruine en blauwe figuren onscherp. De scherpte-diepte is niet toegenomen!

 

De verwarring, stelling 4

De stelling van de ‘blauwe groep’: wat een onzin die stelling van de ‘rode groep’. Je kan toch zien dat de scherpte-diepte anders is?  Bij die full frame opname zie je duidelijk een verloop van de scherpte diepte, er is een flink deel van het beeld onscherp. En bij die opname met en cropfactor camera is het beeld bijna van voor tot achter scherp! En dus is de scherpte-diepte daar veel groter! Dat klopt want verhoudingsgewijs is er in de tweede opname meer procent van het beeld scherp. Bijna het hele beeld is scherp alleen aan de linker- en de rechterzijde is een klein deel onscherp. Maar toch minimaal 1/3 van het beeld is scherp geworden. Terwijl bij de full frame opname bijna alles onscherp is en slechts een klein deel scherp!

 

Het conflict

Zeg het maar, beide stellingen zijn juist. Als je de scherpte-diepte gaat meten zal deze bij beide opnames inderdaad tussen de 35 en 47 centimeter scherp zijn . Dus een DOF van 12 centimeter: Dat is en blijft bij beide opnames gelijk.

Aan de andere kant is het inderdaad zo dat het beeld in het tweede beeld verhoudingsgewijs een grotere scherpte-diepte vertoont, er is immers binnen het beeld meer scherp. En dus heeft de crop-factor wel degelijk invloed op de scherpte-diepte. Beide stellingen zijn juist en zo kan het gebeuren dat je verhalen leest van mensen die zeggen dat het formaat van de sensor geen directe invloed op de scherpte-diepte heeft en er zijn verhalen van mensen die zeggen dat deze invloed er juist wel is. Beide verhalen kloppen en als je het een leest geloof je dat en een volgende moment kan je weer geheel meegaan in het andere verhaal. Ook een objectief fabrikant als Zeiss wil zich hier niet aan branden en als je verschillende documenten van Zeiss leest neemt men hier ook geen stelling in. Als zelfs een fabrikant van Zeiss hier niet echt stelling in durft te nemen dan blijkt dat deze twee tegenstrijdige verhalen beide juist zijn! er is echter wel een indirect verband want als je het zelfde beeld wil hebben moet je of een korter brandpunt gaan gebruiken of een paar meter naar achter lopen en dat heeft wel direct invloed op de DOF!

Comments are closed.