Så beräknar du steglängden för fokusstackning vid en viss förstoring

Här avses med steglängd avståndet som kameran och objektivet med fast fokus flyttas längs den optiska axeln mellan exponeringarna. Canon beskriver en fokusskena som ett sätt att finjustera kamerans position i djupled när man tar en bildserie för fokusstackning. Behåll objektivets fokusinställning under den här metoden. Makrofotografering: Så får du skarpa bilder!

Ett fysiskt steg på 0,05 mm skiljer sig från en kameramenyinställning som kallas ”fokusstegbredd”. Nikon förklarar att D850 beräknar förändringen i fokusavstånd med hjälp av objektivinformation, inklusive brännvidd och bländare. Kamerans numrerade inställningar kan därför inte direkt översättas till millimeter förflyttning på skenan. Grunderna i fokusförskjutning: fokusstackning

Välj styrmetod innan du räknar. Om skenan kan ställas in i millimeter eller mikrometer gäller exemplen nedan direkt. Om du använder intern fokusgaffling följer du kamerans instruktioner och testar dess numrerade steg med det aktuella objektivet och den aktuella bländaren.

Notera förstoringen, bländaren och ett kriterium för oskärpa. Mät förstoringen genom att fotografera en linjal över hela bildytan vid den avsedda objektivinställningen. Dela sensorns fysiska bredd med motivbredden som syns över hela bilden: m = sensorbredd / motivets bildfält. Zerene beskriver den här mätmetoden i sin dokumentation. Använd samma enheter och motsvarande sensormått. DOF-uppskattningar för makro/mikro (skärpedjup, steglängder)

Om en 24 mm bred sensor visar 12 mm av motivet blir m = 24 / 12 = 2, alltså 2:1 förstoring. Mät bildfältet innan du beskär fotot; annars motsvarar sensorbredden och det uppmätta bildfältet inte längre varandra.

Ta sedan reda på om bländarvärdet är nominellt eller effektivt. Vid ett pupillförhållande på 1 är det effektiva bländartalet ungefär N × (1 + m). Vissa kamerasystem visar redan det effektiva värdet. Zerene-kalkylatorn skiljer mellan dessa indata, så kontrollera vilket värde din utrustning använder innan du matar in en siffra. Skärpedjupskalkylator

Välj till sist c, oskärpecirkelns diameter vid sensorn. Den anger hur mycket oskärpa på grund av defokusering du godtar. Zerene låter dig ange värdet i millimeter eller pixlar; pixelbredden är sensorbredden delad med antalet pixlar tvärs över den. En bild som illustrativt är 24 mm bred och 6 000 pixlar har 0,004 mm stora pixlar. Om du väljer en oskärpecirkel motsvarande två pixlar blir c = 0,008 mm. Det här är ett angivet antagande för beräkningen, inte en universell gräns för skärpa. Skärpedjupskalkylator

Den geometriska approximationen för makrofotografering, inklusive pupillförstoring, är D ≈ 2Nc(1 + m/P) / m². D är det totala skärpedjupet i motivrymden i millimeter och P är utgångspupillens diameter dividerad med ingångspupillens diameter. Om P = 1 förenklas uttrycket till D ≈ 2Nc(1 + m) / m². Coin Imagings härledning förklarar approximationen för litet skärpedjup som uttrycket bygger på. Om P är okänt anger du antagandet om lika stora pupiller i stället för att behandla det som en uppmätt egenskap hos objektivet. Härledning av ekvationen för skärpedjup vid makrofotografering

Lägg till överlappningen separat: s = (1 − o)D, där s är avståndet mellan stegen på skenan och o är överlappningen som andel. Vid 30 % överlappning blir alltså s = 0,70D; det betyder inte s = 0,30D. Zerene föreslår att man använder ungefär 0,7 gånger de angivna skärpedjupsvärdena som en praktisk justering för överlappning. Här är 30 % ett första testvärde som tillämpas på den geometriska uppskattningen. DOF-uppskattningar för makro/mikro (skärpedjup, steglängder)

Halvera inte D en gång till: formeln uppskattar redan det totala skärpedjupet runt fokusplanet. Se också till att använda samma enheter. När c anges i millimeter är D och s också i millimeter; multiplicera med 1 000 för att omvandla det resulterande steget till mikrometer.

Anta att m = 2, nominell bländare N = 5,6, c = 0,008 mm, P = 1 och överlappning o = 0,30. Det här är illustrativa indata, inte mätningar från en viss kamera eller ett visst objektiv.

1. Beräkna det totala geometriska skärpedjupet: D ≈ 2 × 5,6 × 0,008 × (1 + 2) / 2² = 0,0672 mm.
2. Tillämpa överlappningen: s = 0,70 × 0,0672 = 0,04704 mm.
3. Omvandla enheter: 0,04704 mm = 47,04 µm.
4. Välj en inställning som skenan stöder och som är högst detta värde, till exempel 0,047 mm om det går, och testa den.

Jämförelsen nedan ändrar bara förstoringen. Bländaren är fortsatt nominellt f/5,6, c är fortsatt 0,008 mm, P är fortsatt 1 och överlappningen är fortsatt 30 %. Värdena är beräknade exempel, avrundade för visning.

Förstoring	Uppskattat geometriskt skärpedjup	Inledande steg på skenan
0,5:1	0,5376 mm	0,3763 mm
1:1	0,1792 mm	0,1254 mm
2:1	0,0672 mm	0,0470 mm
3:1	0,0398 mm	0,0279 mm
5:1	0,0215 mm	0,0151 mm

Med de här antagandena minskar steget till 37,5 % av det tidigare värdet när förstoringen ökar från 1:1 till 2:1. Räkna på nytt när du ändrar förstoringen i stället för att följa en generell regel om att dubblerad förstoring alltid innebär en fjärdedel så stort steg.

Kontrollera den optiska modellen innan du jämför resultaten. Beräkningen ovan bygger på geometrisk defokusering och ett uttryckligen valt c. Zerene beräknar också skärpedjup med vågoptik, som tar hänsyn till diffraktion. I sin dokumenterade kalkylator rekommenderar Zerene det större av värdena från den klassiska modellen och vågoptiken och tillämpar sedan överlappning. Ett annat resultat kan därför bero på ett annat kriterium snarare än ett räknefel. Skärpedjupskalkylator

Blända inte ner enbart för att öka avståndet mellan bilderna. Canon förklarar att mindre bländaröppningar ökar skärpedjupet men kan försämra detaljåtergivningen på grund av diffraktion. Välj en bländare som bevarar de detaljer du vill ha i enskilda bilder och bestäm sedan steglängden för den bländaren. Makrofotografering: Så får du skarpa bilder!

Mikroskopobjektiv kräver särskild omsorg. Deras angivna förstoring räcker inte som enda indata: den numeriska aperturen spelar roll. Zerene tillhandahåller en separat tabell baserad på NA för sådana objektiv. Använd den metoden när ditt optiska system anges med NA i stället för att ersätta det med ett antaget bländartal för fotografi. DOF-uppskattningar för makro/mikro (skärpedjup, steglängder)

Låt L vara avståndet mellan positionerna för det första och sista fokusplanet som behövs. Med ett konstant steg s beräknar du antal bilder = ceil(L/s) + 1, där ceil betyder att avrunda uppåt. Då räknas båda ändpunkterna med. Metoden förlitar sig avsiktligt inte på skärpedjupsmarginalerna i ytterkanterna för att täcka motivet.

Om L illustrativt är 2,00 mm och det valda s = 0,047 mm blir antalet bilder = ceil(2,00 / 0,047) + 1 = 44. De bilderna innehåller 43 intervall och täcker 2,021 mm. Om du förlänger start- eller slutpositionen tar du med den extra förflyttningen i L innan du räknar igen.

Använd det avrundade värde som faktiskt ställs in i skenans styrenhet. Ett antal bilder som baseras på en oavrundad beräkning kan skilja sig från den förflyttning som det valda steget ger.

Ta en kort kalibreringsserie av en lutande yta med fin struktur vid vald förstoring och bländare. Zerene rekommenderar att man tar tätt placerade bilder och sedan jämför bildserier som består av varannan, var tredje eller var n:te bild för att hitta det största intervallet som inte ger synliga fokusband. Det ger en empirisk kontroll anpassad efter din utrustning och dina visningskrav. DOF-uppskattningar för makro/mikro (skärpedjup, steglängder)

Ta till exempel en testserie med 0,020 mm mellan bilderna. Jämför den fullständiga serien med versioner där varannan respektive var tredje bild används, vilket motsvarar 0,040 mm respektive 0,060 mm mellan bilderna. Behåll samma bearbetningsinställningar och granska samma strukturerade områden i den storlek du tänker visa bilden.

Om ett oskarpt band syns granskar du originalbilderna som täcker den positionen. Om detaljen aldrig blir skarp i någon bild kan du prova ett mindre steg. Om det finns en skarp originalbild men den sammansatta bilden ändå är oskarp där granskar du justeringen och sammanfogningen innan du ändrar steget på skenan. Nikon visar växlande skarpa och oskarpa band som orsakas av för stor fokusstegbredd. Grunderna i fokusförskjutning: fokusstackning

Anteckna förstoring, bländarkonvention, oskärpekriterium, testat steg och bildstorlek. Börja varje ny uppställning med beräkningen och behåll sedan det steg som den korta testserien stöder. Då blir en teoretisk skärpedjupsuppskattning till en upprepningsbar inställning för bilden du vill ta.

• Härledning av ekvationen för skärpedjup vid makrofotografering — Coin Imaging
• DOF-uppskattningar för makro/mikro (skärpedjup, steglängder) — Zerene Stacker
• Skärpedjupskalkylator — Zerene Stacker
• Grunderna i fokusförskjutning: fokusstackning — Nikon
• Makrofotografering: Så får du skarpa bilder! — Canon U.S.A.