Как рассчитать шаг фокус-стекинга для заданного увеличения
Чтобы рассчитать начальный шаг фокус-стекинга, оцените глубину резкости при рабочем увеличении и диафрагме, а затем уменьшите шаг, чтобы кадры перекрывались. Для макрообъектива, у которого входной и выходной зрачки условно считаются одинаковыми, используйте формулу размер шага ≈ (1 − перекрытие) × 2Nc(1 + m) / m², где N — номинальное диафрагменное число, c — выбранный допуск размытия в плоскости сенсора в миллиметрах, а m — увеличение. В основе этой формулы лежит приближение для глубины резкости при макросъёмке, выведенное в техническом объяснении Coin Imaging.
Это руководство предназначено фотографам, которые задают физические интервалы перемещения фокусировочного рельса для неподвижного творческого объекта, например фактурной керамической детали. Одного увеличения недостаточно, чтобы определить расстояние между кадрами: имеют значение также диафрагма, допустимое размытие и оптическая модель. Расчёт даёт начальное значение, которое нужно проверить перед съёмкой полной серии.
Что измеряет шаг фокус-стекинга?
Здесь под шагом понимается расстояние, на которое камера с объективом, зафиксированным на одной дистанции фокусировки, перемещается вдоль оптической оси между экспозициями. Canon описывает фокусировочный рельс как средство точной регулировки положения камеры по глубине при съёмке серии для стекинга. При использовании этого метода оставьте настройку фокусировки объектива неизменной. Макросъёмка: как добиться резкости!
Физический шаг 0,05 мм отличается от настройки в меню камеры, называемой «ширина шага фокусировки». Nikon поясняет, что D850 рассчитывает изменение дистанции фокусировки с учётом данных объектива, включая фокусное расстояние и диафрагму. Поэтому числовые значения этих настроек нельзя напрямую трактовать как миллиметры перемещения рельса. Сдвиг фокуса: основы стекинга фокуса
Выберите способ управления до начала расчётов. Если на рельсе можно задать миллиметры или микрометры, приведённые ниже примеры применимы напрямую. Если вы используете встроенный брекетинг фокуса, следуйте инструкциям камеры и проверьте её числовые шаги с конкретными объективом и диафрагмой.
Какие измерения нужно выполнить в первую очередь?
Запишите увеличение, диафрагму и критерий допустимого размытия. Чтобы измерить увеличение, снимите линейку в кадре с выбранной настройкой объектива. Разделите физическую ширину сенсора на ширину участка объекта, видимого по всей ширине снимка: m = ширина сенсора / ширина поля объекта. В документации Zerene описан этот способ измерения. Используйте одинаковые единицы и соответствующий размер сенсора. Оценка ГРИП для макро- и микросъёмки (глубина резкости, шаги)
Для наглядного примера: если ширина сенсора составляет 24 мм, а в кадре виден участок объекта шириной 12 мм, то m = 24 / 12 = 2, то есть увеличение 2:1. Измеряйте поле до кадрирования снимка; иначе ширина сенсора и измеренное поле перестанут соответствовать друг другу.
Затем выясните, является ли значение диафрагмы номинальным или эффективным. При отношении зрачков, равном 1, эффективное диафрагменное число приблизительно равно N × (1 + m). Некоторые системы камер уже отображают эффективное значение. Калькулятор Zerene различает эти входные данные, поэтому перед вводом числа проверьте, какое значение выдаёт ваша система. Калькулятор ГРИП
Наконец, выберите c — диаметр кружка нерезкости на сенсоре. Он показывает, какое размытие из-за расфокусировки вы считаете допустимым. В Zerene его можно задать в миллиметрах или пикселях; ширина пикселя равна ширине сенсора, делённой на количество пикселей по этой стороне. Например, на иллюстративном снимке с сенсором шириной 24 мм и разрешением 6 000 пикселей ширина пикселя равна 0,004 мм. Если допустимое размытие составляет два пикселя, то c = 0,008 мм. Это явно заданное допущение для расчёта, а не универсальный порог резкости. Калькулятор ГРИП
Как преобразовать глубину резкости в шаг перемещения рельса?
Геометрическое приближение для макросъёмки с учётом увеличения зрачков имеет вид D ≈ 2Nc(1 + m/P) / m². Здесь D — полная глубина резкости в пространстве объекта, в миллиметрах, а P — отношение диаметра выходного зрачка к диаметру входного. Если принять P = 1, формула упрощается до D ≈ 2Nc(1 + m) / m². В выводе Coin Imaging объясняется приближение для малой глубины резкости, на котором основано это выражение. Если P неизвестно, обозначьте равенство зрачков как допущение, а не как измеренное свойство объектива. Вывод уравнения глубины резкости при макросъёмке
Отдельно примените коэффициент перекрытия: s = (1 − o)D, где s — шаг рельса, а o — доля перекрытия. Таким образом, при перекрытии 30% s = 0,70D, а не s = 0,30D. Zerene предлагает для практической коррекции перекрытия использовать примерно 0,7 от табличных значений глубины резкости. Здесь 30% — начальное значение для проверки, применённое к геометрической оценке. Оценка ГРИП для макро- и микросъёмки (глубина резкости, шаги)
Не делите D пополам повторно: формула уже оценивает полную глубину вокруг плоскости фокусировки. Также следите за согласованностью единиц. Если c задано в миллиметрах, D и s тоже будут в миллиметрах; умножьте результат на 1 000, чтобы перевести шаг в микрометры.
Как выглядит полный расчёт для увеличения 2:1?
Предположим, что m = 2, номинальная диафрагма N = 5,6, c = 0,008 мм, P = 1, перекрытие o = 0,30. Это иллюстративные входные значения, а не измерения для конкретной камеры или объектива.
- Рассчитайте полную геометрическую глубину резкости: D ≈ 2 × 5,6 × 0,008 × (1 + 2) / 2² = 0,0672 мм.
- Примените коэффициент перекрытия: s = 0,70 × 0,0672 = 0,04704 мм.
- Переведите единицы: 0,04704 мм = 47,04 мкм.
- Выберите доступную настройку рельса, не превышающую это значение, например 0,047 мм, если она доступна, и проверьте её.
В следующем сравнении меняется только увеличение. Диафрагма остаётся номинальной f/5,6, c — 0,008 мм, P — 1, а перекрытие — 30%. Значения рассчитаны для иллюстрации и округлены для отображения.
| Увеличение | Оценочная геометрическая ГРИП | Начальный шаг рельса |
|---|---|---|
| 0,5:1 | 0,5376 мм | 0,3763 мм |
| 1:1 | 0,1792 мм | 0,1254 мм |
| 2:1 | 0,0672 мм | 0,0470 мм |
| 3:1 | 0,0398 мм | 0,0279 мм |
| 5:1 | 0,0215 мм | 0,0151 мм |
При этих допущениях увеличение с 1:1 до 2:1 уменьшает шаг до 37,5% от прежнего. Пересчитывайте его при изменении увеличения, а не полагайтесь на общее правило, будто удвоение увеличения всегда уменьшает шаг в четыре раза.
Почему другой калькулятор может рекомендовать больший шаг?
Перед сравнением результатов проверьте, какая оптическая модель используется. В приведённом выше расчёте рассматривается геометрическое размытие при расфокусировке и явно выбранное значение c. Zerene также рассчитывает глубину резкости с помощью волновой оптики, учитывая дифракцию. В документации к калькулятору рекомендуется брать большее из классического значения и значения, рассчитанного по волновой оптике, а затем применять коэффициент перекрытия. Поэтому различие может быть связано с разными критериями, а не с арифметической ошибкой. Калькулятор ГРИП
Не закрывайте диафрагму только ради увеличения расстояния между кадрами. Canon поясняет, что меньшая диафрагма увеличивает глубину резкости, но дифракция может снизить чёткость. Выберите диафрагму, которая сохраняет нужные детали на отдельных кадрах, а затем подберите для неё шаг. Макросъёмка: как добиться резкости!
С объективами для микроскопов нужна особая осторожность. Одной маркировки увеличения недостаточно: важна числовая апертура. Для таких объективов Zerene приводит отдельную таблицу на основе числовой апертуры (NA). Используйте этот способ, если оптическая система задана через NA, вместо того чтобы подставлять предполагаемое фотографическое диафрагменное число. Оценка ГРИП для макро- и микросъёмки (глубина резкости, шаги)
Сколько кадров покроют нужную глубину?
Обозначим через L расстояние между положениями первой и последней необходимой плоскости фокусировки. При постоянном шаге s рассчитайте число кадров = ceil(L/s) + 1, где ceil означает округление вверх. Так учитываются обе крайние позиции. Этот расчёт намеренно не полагается на внешние границы глубины резкости для покрытия объекта.
Для иллюстративного значения L = 2,00 мм и выбранного s = 0,047 мм получаем: число кадров = ceil(2,00 / 0,047) + 1 = 44. Эти кадры содержат 43 интервала и охватывают 2,021 мм. Если вы сдвигаете начальную или конечную позицию дальше, учтите это дополнительное перемещение в L перед пересчётом.
Используйте округлённое значение, которое фактически вводите в контроллер рельса. Число кадров, рассчитанное по неокруглённому значению, может не соответствовать перемещению, задаваемому выбранным шагом.
Как проверить шаг перед съёмкой полной серии?
Снимите короткую тестовую серию наклонной поверхности с мелкой фактурой при выбранных увеличении и диафрагме. Zerene рекомендует снимать плотно расположенные кадры, а затем сравнивать стекинг из каждого второго, третьего и последующих кадров, чтобы найти наибольший интервал, при котором не появляются заметные полосы расфокусировки. Так можно эмпирически проверить настройки для вашего оборудования и условий просмотра. Оценка ГРИП для макро- и микросъёмки (глубина резкости, шаги)
Например, снимите тестовую серию с шагом 0,020 мм. Сравните полный стекинг с версиями, использующими каждый второй и каждый третий кадр, что соответствует шагам 0,040 мм и 0,060 мм. Не меняйте настройки обработки и проверяйте одни и те же фактурные участки при предполагаемом размере итогового изображения.
Если появляется нерезкая полоса, проверьте исходные кадры, снятые в этой области. Если ни на одном кадре деталь не становится резкой, попробуйте уменьшить шаг. Если резкий исходный кадр есть, но в этой области композит остаётся нерезким, проверьте выравнивание и слияние кадров, прежде чем менять шаг рельса. Nikon показывает чередующиеся резкие и нерезкие полосы, вызванные чрезмерной шириной шага фокусировки. Сдвиг фокуса: основы стекинга фокуса
Записывайте увеличение, тип диафрагменного значения, критерий размытия, проверенный шаг и размер итогового изображения. При каждой новой настройке начинайте с расчёта, а затем используйте шаг, подтверждённый короткой тестовой серией. Так теоретическая оценка глубины превратится в повторяемую настройку для нужного снимка.