Syvältä

Tuttavani on kouluttautumassa valokuvaajaksi ja joutuu opiskelemaan valokuvauksen teoriaa. Polttovälit, aukot, valotusajat, syväterävyys, perspektiivi, värit, optiikka, keinovalon käyttäytyminen jne ovat olleet harjoitusten kohteena. Viimeksi yritin selittää hänelle syväterävyyden laskentaa.

Seurailen melko paljon suomenkielisiä nettifoorumeja, joissa aika ajoin keskustellaan ja väitellään näistä samoista aiheista. "Vaikuttaako polttoväli perspektiiviin?", "Riippuuko syväterävyys polttovälistä tai kennon koosta?", "Miten kuvakulma muuttuu kuvattaessa makroetäisyyksillä?", "Miten salaman valo himmenee etäisyyden kasvaessa?" ynnä muuta.

Periaattessa optiikan fyysiset lait on melko pitkälle selvitetty, eivätkä ne ole ilmaston lämpenemisestä huolimatta muuttuneet. Useimmiten ongelmat tulevat joko siitä, että ihmiset eivät tajua tutkia asiaa niin, että vain yksi tekijä muuttuu tai kameran objektiivin käytännön toteutusta ei osata huomioida teoriaan nähden.

Perinteinen kahden asian yhtäaikainen muuttuminen on väite polttovälin vaikutuksesta perspektiiviin. Jos perspektiivillä tarkoitetaan kuvassa näkyvien kohteiden koon, muodon ja paikan suhteellista muuttumista, niin polttoväli ei siihen vaikuta. Usein ihmiset vain eivät tajua, että laajakulmalla he siirtyvät kuvaamaan lähempää. Etäisyyden muuttaminen tai kameran kallistaminen kyllä muuttaa perspektiiviä.

Ja edellinen esimerkki sopii myös siihen objektiivin rakenteen unohtamiseenkin. Jos haluaa kuvaamalla testata väitteen ettei polttoväli vaikuta perspektiiviin, ei sitä kannata tehdä kuvaamalla tikkuaskia 20 cm päästä. Makroetäisyyksillä zoom-objektiivi muuttaa polttoväliä säädettäessä jo omaa geometriaansa niin paljon, ettei etäisyys pysy samana, eivätkä kennolle tule kohteet enää ollenkaan samassa kulmassa kuvaustasolle.

Bokee

Mutta syväterävyys on kyllä eniten väärinkäsitetty asia. Linssillä otettu kuva on terävä syvyyssuunnassa vain tarkennusetäisyydellä. Sen molemmin puolin sumeus lisääntyy tasaisesti. Lisääntymisen "nopeus" riippuu käytetystä aukosta, kuvausetäisyydestä, polttovälistä ja ns. sumenemisympyrästä.

Ihmissilmä ei ole äärettömän tarkka. Se näkee kuvan yksityiskohdatkin tiettyyn tarkkuuteen asti, eikä myöskään erota kuvan epäterävöitymistä ennen kuin sumenemisen suuruus lisääntyy tiettyyn kokoon. Sumenemisympyrällä tarkoitetaankin sitä yksittäisen pisteen sumentumisen läpimittaa, jonka ihminen havaitsee. Käytännössä tämä on suunnilleen se kahden pisteen välimatka, jonka ihminen vielä erottaa kuvasta erillisiksi.

Tästä seuraakin, että kuvassa tarkennusetäisyyden etu- ja takapuolella on alue, joka koetaan teräväksi, koska epäterävyyttä ei eroteta. Tämän alueen pituutta kutsutaan syväterävyysalueeksi tai terävyysalueeksi.

Sumentumisen havaitseminen riippuukin siitä, minkä kokoiseksi kuva suurennetaan ja miten kaukaa sitä katsotaan, osin myös siitä miten tarkkaan kuva on tulostettu. Ihminen harvoin katsoo digikameran ottamaa kuvaa kennon kokoisena, eikä varsinkaan kennon tarkkuudella (esim 4000 ppi:tä). Tyypillisesti ajatellaankin, että kuva on suurennettu suunnilleen a4:n kokoiseksi ja sitä katsotaan käsivarren etäisyydeltä. Tämä ajatusmalli on peräisin jo filmikaudelta.

Tällöin voidaan laskea ihmisen keskimääräisestä näkökyvystä arvio sumenemisympyrän koosta printillä ja sitten muuttaa se vastaavaksi kooksi kennolla. Huomattavaa on, että eri kokoisilla kennoilla tämä on erilainen, koska kuvaa siis suurennetaan eri määriä.

Tällöin voidaan geometrisesti johtaa kaava syväterävyysalueen koolle:


f = polttovali
D = tarkennusetäisyys
a = aukkoluku
c = sumenemisympyrän läpimitta

Jos teillä on näkemystä matematiikasta, niin näette että kaava ei ole lineaarinen eikä muutenkaan helposti arvioitavissa. Se käyttäytyy varsin erikoisesti sekä hyvin lyhyillä tarkennusetäisyyksillä että varsin pitkillä tarkennusetäisyyksillä. Makrokuvaus ja ns. hyperfokaalinen etäisyys toimivatkin eri tavoin kuin ns. normaalit kuvausetäisyydet.

Miksi välittäisin?

Voin vakuuttaa, että ette halua laskea syväterävyyttä. Ette edes millään laskimella todellisessa kuvaustilanteessa.

Syväterävyyden näkee hyvästä kameran etsimestä tai jo otetusta kuvasta suurentamalla sitä. Ja useimmiten haluatte joko mahdollisimman pienen syväterävyyden tai mahdollisimman suuren.

Pientä syväterävyyttä haette vaikkapa kasvokuvauksessa, jotta tausta sumenisi merkityksettömäksi. Silloin aukko mahdollisimman suurelle, polttoväli suureksi ja kuvaatte mahdollisimman läheltä.

Suurta syväterävyyttä voitte hakea makrokuvauksessa, maisemakuvissa ja tuotekuvauksessa. Tällöin käytännössä pienennätte aukkoa niin paljon kuin valotus ja kameran tärähtäminen antaa myöten. Polttoväli ja kuvausetäisyys riippuvat yleensä kohteesta.

Jos kuitenkin optiikan teoria kiinnostaa, niin Bob Atkins kirjoittaa englanniksi varsin monenlaisista optisista ilmiöistä:
http://www.bobatkins.com/

Lisää perustietoa sitten vaikka Wikipediasta:
http://en.wikipedia.org/wiki/Lens_(optics)
http://en.wikipedia.org/wiki/Depth_of_field
http://toothwalker.org/ : monenlaisia muita väärinymmärryksiä

26.11.2009