Fotoğrafta netlik ve net alan derinliği

Fotoğrafta netlik ve net alan derinliği

Fotoğrafta netlik, net alan derinliği, netleme noktaları ve otomatik netleme gibi kavramaları tam olarak anlayabilmek için başlangıç noktasına giderek görüntünün nasıl oluştuğu ve hangi sebeplerin netliğe etki ettiğini, net alan derinliğinin oluşumundaki faktörlerin mantığını anlamamız gerekir.

CAMERA OBSCURA

Karanlık bir kutunun bir köşesine açılmış küçük bir delik ve fizik kuralları gereği küçük bir delikten karanlık yüzeye ters düşen görüntü bugünkü fotoğrafın temelidir. Bu karanlık kutuya Camera Obscura denilmiş, kim demiş ne zaman demiş dediğimizde karşımıza 13. yy. Arap yazmalarında ilk defa bu kutudan bahsedildiği ve daha sonraki dönemde de 15. yy. da Leonarda Da Vinci’nin karanlık kutuyu tasvir ettiği ve bazı cisimlerin görüntülenmesini sağladığı bilinir.

Küçük bir delikten içeri giren ve karşıya ters olarak yansıyan görüntü mantığı aynı zamanda sorunlar ve sorularla birlikte gelişmesini sürdürdü. Şöyle ki deliğin çapı çok küçük olduğunda görüntü karanlık olur ve uzun süre pozlanması gerekir. 1826 yılında Joseph Nicephore Niepce tarafından çekilen ilk fotoğrafın pozlanması için geçen 8 saat buna güzel bir örnek. O zaman bu sorunu çözmek için deliği büyütelim ne var bunda dediğimizde de karşımıza fazla ışık dağılmasından dolayı netlik kayıplarının yaşanması sorunu çıkıyor.Aynı zamanda deliğin boyutları her seferinde yeniden açılmak durumunda kalıyordu ki John Zahn adında bir Alman papaz deliğin boyutunu ayarlamak için bir diyafram, netliği sağlayabilmek için ileri geri oynayan bir mercek ve daha kolay çalışabilmek için üstten bakılabilen bir mekanizma yapmış. Hemen hemen fotoğraf makinesinin dedesi sayılabilecek bir yapı bu.

Diyaframın çapı küçüldüğünde daha fazla alanda net görüntü alınabiliyor, aksi durumda görüntü bulanıklaşıyor. Bu temel sorundan sonra günümüzde kullanılan fotoğraf makinelerinin görüntüyü nasıl oluşturduğuna bakalım.

Deklanşöre bastığımız andan itibaren objektiften gelen ışık(görüntü) merceklerden kırılır, ayna kalkar perde ayarladığımız zaman dilimi kadar açılır ve daha sonra film/sensor düzlemine düşerek görüntüyü oluşturur.

NETLİK VE NET ALAN DERİNLİĞİ

Çok uzaklardan baktığımızda 5×10 metrelik bir posteri net olarak görürüz ancak yanına yaklaştığımızda neredeyse 1-2 cm yi bulan noktalardan oluştuğunu fark ederiz ve az önceki net görüntü yerine belirsiz dağınık bir görüntü ile karşılaşırız. Gözleri çok iyi görmeyen biri içinde size net gelen görüntü onun için bulanık olabilir. Bu bakımdan düşünüldüğünde netlik bazı etkenlere bağlı olarak sabit bir kavram değildir. Uzaklığa ve kişiye göre değişebilir, bu nedenle netlik için kullanılan bir standart tanım oluşturulmuş ve normal görebilen birinin neyi ne kadar mesafeden net görebildiği sabit değerlerle tanımlanmıştır. Bu konuya ileride geleceğiz ancak gelmeden önce net alan derinliği ile ilgili klasik tanımımızı da yapalım ve biraz daha detaya girelim.

Net alan derinliği :

Görebildiğimiz en yakın net nokta ile en uzak net nokta arasındaki alana net alan derinliği denir. Olabildiğince basit bir kavram ancak neden ve nasıl sorularını sorduğumuzda olay biraz karmaşık hale geliyor.

NETLİK VE NET ALAN DERİNLİĞİNE ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Net alan derinliğini etkileyen faktörler; diyafram açıklığı, objenin mesafesi ve objektifin odak uzaklığıdır.

Diyafram açıklığı

Daha önce de bahsettiğimiz gibi diyafram kısık olduğunda (f değeri büyüdüğünde) net alan derinliği artıyor. Aksi durumda net alan derinliği azalıyor. Neden ve Nasıl? Sorularını sorduğumuzda işte öyle oluyor gibi bir cevap tatmin etmeyecektir. O zaman?

Işık objektiften içeri girdiğinde tek kol halinde yol almaz, sağdan, soldan, üstten, alttan, dört bir koldan ilerler ve düz doğrultuda değildir. Bazı fotonlar sekerek ve saçılarak odaklanması gereken yerin etrafına da yayılır.

Diyaframın açık olduğu durumlarda fazla ışık gireceğinden dolayı film yüzeyine düşen ışık beklenen, olması gereken ışıktır. Saçılımlar olacaktır ama beklenen ışık fazla olduğundan dolayı saçılan ışık önemsiz bir yüzdeye sahip olacaktır.

Aynı şekilde diyafram kısıldığında beklenen ışığın alanı daraldığından bu alanın dışında da saçılan ışık parçacıkları belirgin bir yer kaplayacak ve kalitede düşmeler yaşanacaktır.

Kabaca bir örnek verirsek; buğday elenen bir eleği düşünelim, bu eleğin altında aynı boyutlarda yuvarlak bir tepsi olsun. Buğday ışık, elek diyafram, tepsiyi de film yüzeyi şeklinde tanımlayabiliriz. Eleği hafifçe sallayıp elemeye başladığımızda tüm deliklerden buğdaylar elekle aynı boyutta olan tepsiye dökülecek ve tepsi üzerinde hemen hemen homojen bir birikinti oluşacaktır. Elemeden kaynaklan sağa sola saçılan buğdaylar bu homojen birikintinin yanında çok fark edilmeyecektir. Aynı koşullarda eleği küçülttüğümüzde (diyaframı kıstığımızda) eleğin hemen altına gelen kısımda buğdaylar belirli bir oranda birikecek ancak sallamadan dolayı sağa sola saçılan buğday taneleri tepsinin diğer kısmına da düşerek kenarlarda farklı miktarlarda ve eşit olmayan buğday birikintileri oluşacaktır.

Diyafram küçüldüğünde net alan derinliği artar demiştik ama yukarıdaki örnekte kısılan diyaframdan dolayı rasgele saçılan ışıkların kaliteyi düşüreceğini belirttik. Diyaframı kısmak net alan derinliği artıyorsa netliğinde artması gerekmez mi?

Burada karıştırılmaması gereken önemli bir nokta var diyafram açık konumda(f 1.8) net alan derinliği azalır ancak görüntü az saçılımdan dolayı daha kaliteli olacaktır. Aksi durumda(f 22) net alan derinliği artacaktır ancak diyaframın açık olduğu duruma göre kalite azalacaktır.

Diyafram açık konumda iken ışığın objektiften girerek film düzlemine düşmesi :

Diyaframın kapalı olduğu durumda ışığın sensor üzerine düşmesi.

Circle of Confusion

Netlik tanımını yaparken netliğin belirli bir standartla tanımlandığını belirtmiştik. Circle of Confusion (hayalet çember – kabul edilebilir keskinlik çemberi) netlik için kullanılan bir tanımlamadır. Normal gözle bakılığında belirli mesafede artık bu noktadan sonra keskinlik biter denilen nokta circle of confusion noktasıdır. Fotoğraf makinesinin sensor boyutuna göre değerleri sabittir. Mesela 36mm x 24 mm lik bir full frame sensorde bu değer 0.03mm dir.

Yani bir noktanın boyutu 0.03mm ise bu nokta nettir anlamını çıkarabiliriz. Peki nasıl? Bu değer nasıl belirlenir ve neye göre belirlenir?

21×29.7 cm yani a4 kağıt boyutunda bir görüntüye 40cm den sağlıklı bir gözle bakıldığında net görünebilen nokta boyutu CoC için bir referanstır. 36x24mmlik bir sensordeki görüntüyü a4 ebatlarına bastığımızda piksel boyutlarını 8.33 kere büyütmüş oluyoruz.

30 x 21 cm / 3.6x2.4 cm(36 x 24 mm) = 8.3

Sağlıklı bir insan gözü en fazla 0.25mm lik bir büyüklüğü fark edebilir. Bu durumda full frame sensore sahip bir makinenin Circle of Confusion değeri

0.25 / 8.33 = 0.03 mm.

Standart netlik tanımı bu sabite göre değerlendirilir. 0.03 mm den büyük noktalar(çember) netlik için dezavantaj oluşturacaktır.

Sensor boyu küçülen makinelerde bu değer daha küçük olacağından görüntüde kalite kayıpları yaşamak kaçınılmaz olacaktır.

Örneğin 1.6 Crop Factore (APS-C) sahip Canon Eos 20d de sensor boyutu 22.2 x 14.8 mm dir.

30 x 21 cm / 22.2 x 14.8 mm = 13.5 kat zoom

0.25/ 13.5 = 0.018

Canon eos 20d de kabul edilebilir netlik için çemberin boyutu 0.018mm olmalıdır.

Circle of Confusion mantığını da anladıktan sonra diyaframın net alan derinliği ve netlik üzerindeki etkisini şöyle özetleyebiliriz.

Diyafram açık olduğunda içeri giren ışık fotonları daha geniş bir koni halinde önce odak noktasına arkasından da geniş bir koni tabanıyla sensor düzlemine düşecektir. Netlik noktasının haricindeki alanlardan gelen ışık parçaları diyafram açık olduğunda daha büyük bir çember oluşturacaktır bu da CoC değerini artıracağından netlik bölgesi dışındaki görüntü daha bulanık olacaktır.

Diyafram kısıldığında ışık fotonları daha dar bir koni içinde hareket edeceğinden noktalar arası mesafe daralacak ve dolayısıyla CoC değeri düşecek bu sayede geniş bir alanda net görüntü elde edilecektir. Tabi yukarıda belirttiğimiz gibi saçılım fazla olacağından kalite bir nebze düşecektir.

MESAFE

Fizik kurallarına göre pozitif bir lensten geçen ışık içeri doğru kırılır ve bir noktada birleşir. Obje lense yakınsa kesişme noktası objektife uzak, obje uzaktaysa kesişme noktası objektife yakın bir yerde meydana gelecektir. Işığın kırıldıktan sonra kesiştiği bu noktaya fokus noktası denir. Kısaca fokus noktası netlenen objenin mesafesine göre ileri geri hareket eder.

Şekillerde de görüldüğü gibi diyafram sabit bir değerde iken cismin objektife olan mesafesinden dolayı koni şeklinde yansıyan ışık huzmeleri farklı durumlarda sensore ulaşır.

Yakındaki objeler sensorun arkasında, uzaktaki objeler ise hemen önünde odaklanacaktır. Uzakta bulunan objenin görüntüsü daha dar bir alanda sensor üzerine düştüğünden noktalar arası mesafe azalacak ve net alan derinliği artacaktır. Yakındaki cisimler daha büyük çember halinde sensore düşeceğinden dolayı net alan derinliği azalacaktır. Şekillerdeki mesafe ve çember boyutlarına bakılarak konu daha iyi kavranabilir.

NET ALAN DERİNLİĞİNİN HESAPLANMASI

Net alan derinliğinin matematiksel olarak hesaplanmasını öğrenmek için ilk olarak hyper focal mesafe kavramını bilmemiz gerekir. Bu kavram, seçilen diyaframda sonsuza netlik yapıldığında alan derinliğinin başlangıç mesafesi yani netliğin başladığı mesafe olarak tanımlanır.

Hyper focal mesafe ve net alan derinliği hesaplamasında objektifin odak uzunluğu, diyafram değeri ve CoC değeri ile işlem yapılır.

50 mm odak uzunluğundaki bir objektifimiz ve f8 değerinde diyafram açıklığımız olduğunu varsayalım. Bu durumda hyper focal uzaklık aşağıdaki gibi hesaplanır.

50 x 50 / 8 x 0.03 = 10.5m

Odak Uzaklık x Odak Uzaklık / Diyafram x CoC değeri = Hyper focal uzaklık

50mm odak uzunluğunda ve f8 diyaframda full frame sensore sahip bir fotoğraf makinesinin hyper focal uzaklığı 10.5 metredir. Sonsuza netleme yapıldığında netlik bu mesafenin yarısından itibaren(5.25 metre) başlayacak ve sonsuza gidecektir.

5.25 m. 10.5m

Eğer objektifimiz sonsuza değil de 5m ilerideki bir noktayı netlemişse hyper focal uzaklık değerini de kullanarak net alanının nereden başlayıp nerede bittiğini hesaplayabiliriz

Netliğin başlayacağı nokta :

10.5 x 5 / 10.5 + 5 = 3.39 m

(Hyper Focal Uzaklık x Mesafe / Hyper Focal Uzaklık + Mesafe)

Netliğin biteceği nokta:

10.5 x 5 / 10.5 – 5 = 9.53 m

(Hyper Focal Uzaklık x Mesafe / Hyper Focal Uzaklık – Mesafe)

Demek ki bu ayarlarda 5 metre öteki bir cisme odaklandığımızda netlik 3.39 metreden başlayacak ve 9.53 metreye kadar devam edecektir.

3.39m 9.53m

Cisim ile objektif arasındaki mesafe arttığında net alan derinliği de artar demiştik. Şimdi de yukarıdaki hesap ile bunun sağlamasını daha doğrusu matematiksel açıklamasına bakalım.

Diyafram : f8

Objektifin Odak Uzunluğu : 50 mm

Circle Of Confusion Değeri : 0.03

Objenin uzaklığı 10 m.

Hyper focal uzaklık : 50 x 50 / 8 x 0.03 = 10.5 m.

10.5 x 10 / 10.5 +10 = 105 / 20.5 = 5.11 m.

10.5 x 10 / 10.5 – 10 = 105 / 5.5 = 210 m.

5.11m 210m.

Şekillerden de görüldüğü gibi (trt4 gibi oldu) 5 metreye odaklanmış objektif ile 10metreye odaklanmış objektif arasında ciddi alan derinliği farkları var.

ODAK UZUNLUĞU NET ALAN DERİNLİĞİNE ETKİSİ