Como uma lente super pequena do iPhone 6 Plus produz DOF significativo?

De acordo com as especificações da Apple, a espessura do iPhone 6 Plus é de 7,1 mm (0,28 polegadas) e o comprimento da lente é apenas uma parte disso. E, de acordo com um artigo que encontrei, a profundidade de campo é uma função da "abertura (diâmetro da lente), tamanho da lente, proporções de distância e tamanho da impressão".

Por que uma lente muito curta com um diâmetro pequeno no iPhone 6 Plus possui uma DOF assim, com tanto bokeh visível?

Aqui está o link para a amostra original em tamanho real, para verificar as informações EXIF. Todas as imagens de amostra do iPhone 6 Plus parecem ter f = 2,2.

Nota: O DOF pode ser adicionado em uma forma de software (semelhante ao PhotoShop / Gimp "Lens / Focus blur"), desde que o software saiba o que deve estar dentro e o que está fora de foco. Também não vejo nenhum artefato nos limites do foco que trai o aplicativo de filtro sem retoque.

Embora os princípios físicos sejam sempre os mesmos, acho que é um pouco diferente do Como posso obter DOF raso dramático com uma lente de kit? pergunta, já que a lente do smartphone é muito menor (quando comparada a uma lente média do kit DSLR), não possui um recurso de zoom óptico para brincar e até o tamanho da abertura é fixo (com base no que encontrei na Internet) .

O meio do galho na imagem acima (pode ser uma espécie de rowan) pode estar a uma distância de 30 a 50 cm (12 a 20 polegadas) e a árvore mais próxima a cerca de 5 m (16 pés). Assim, a relação de distância pode ser de 1:10 ou 1:20.

Acabei de tirar uma foto com o meu antigo telefone Nokia Asha 206, onde a proporção de árvores para árvores mais distantes pode ser superior a 1: 100 e ainda assim - tudo está em foco!

Para reformular um pouco minha pergunta: não estou interessado em obter um "bokeh legal". Estou curioso para saber como um iPhone 6 Plus pode produzir imagens DOF ​​rasas, enquanto alguns outros smartphones que eu vi, apesar de ter dimensões similares da lente, tiram fotos de "tudo em foco" ?

A construção da lente ou um processador de imagem mudou?

Muitas câmeras de telefone antigas ou mais baratas usam lentes de "foco fixo". ou seja, está sempre definido para focar uma distância específica da câmera. Isso geralmente é definido como " distância hiperfocal ", ou seja, tudo, desde metade dessa distância até o infinito, está em foco.

Isso depende apenas do que é aceitável como "em foco". Mas a maioria das fotos dessas câmeras será nítida o suficiente, elas sempre terão uma grande profundidade de campo. Mas eles podem não conseguir se concentrar nas coisas a alguns centímetros de distância.

A maioria das câmeras de telefone novas e de melhor qualidade usa uma lente com foco automático. por exemplo, para o iPhone, todos os modelos desde o 3GS têm foco automático (pelo menos para a câmera traseira). Eles podem se concentrar a uma distância específica, o que pode dar fotos muito mais nítidas. Assim, você pode se concentrar em algo próximo à câmera e ter mais desfoque no fundo, ou seja, uma profundidade de campo mais rasa.

As câmeras do telefone também melhoraram de outras maneiras. Especificamente, o tamanho do sensor. por exemplo, o iPhone 6 possui um sensor de 1/3 de polegada. Isso não é tão grande comparado a uma DSLR ou a algumas câmeras compactas, mas é muito maior do que muitos telefones com câmeras mais antigas. Um sensor maior pode permitir uma profundidade de campo mais rasa (para uma distância focal e abertura equivalentes).

A resposta simples é que você pode obter uma profundidade de campo rasa (daí o bokeh) com qualquer sistema de câmera se você se concentrar o suficiente.

A profundidade de campo finita surge devido à incapacidade de focalizar a luz que entra em ângulos diferentes no mesmo plano. Quando a luz é focada na distância errada, aparece como um ponto o formato da abertura, em vez de um ponto.

As grandes aberturas criam pontos maiores, onde é a abertura. No entanto, o foco próximo causa maior variabilidade angular, que é o local em que esse fator entra. Imagine um objeto a 100m de distância e outro a 101m de distância. O ângulo entre a parte superior do objeto e a câmera será quase o mesmo nos dois casos, e os dois objetos estarão em foco (dentro da profundidade de campo). Agora imagine um objeto a 2m de distância e um objeto a 1m de distância. Os ângulos agora são totalmente diferentes e você não poderá focar os dois, apesar de os objetos estarem à mesma distância um do outro nos dois casos. Focar mais perto reduziu a profundidade de campo. Agora imagine se eles estão ainda mais perto ainda.

Portanto, independentemente dos seus possíveis valores de abertura, se você conseguir focar perto o suficiente, sempre chegará a um ponto em que sua profundidade de campo se torna muito pequena e você terá objetos borrados / fundo.

Você mencionou quatro fatores de sua leitura (diâmetro da lente, tamanho da lente, proporções de distância e tamanho da impressão), mas os únicos que realmente importam são os dois primeiros - ou, mais especificamente, a íris da lente (o diâmetro da abertura que permite a entrada de luz, não o diâmetro físico da lente) e a distância focal da lente (a distância do centro da lente ao sensor). A proporção entre esses valores é f / stop e, quanto mais próximo estiver de 1, mais efeito bokeh (fora de foco) você obterá.

Como você mencionou, os dados EXIF ​​da câmera armazenados no cabeçalho jpeg mostram f / stop para cada foto e, em f / 2.2, você obtém uma boa quantidade de bokeh (como você vê) - à medida que fica acima de f / 4 ou f / 8 você começa a ver um efeito mais "tudo está em foco" e, em f / 16, haverá pouco bokeh.

IOW, é a relação entre diâmetro e comprimento que importa, não as dimensões reais. Portanto, uma lente pequena está OK desde que seja compatível com um sensor pequeno e seja aberta para uma configuração de íris grande. Essa abertura é controlável em uma SLR, mas não tanto em um iPhone.

Se uma câmera estiver focada no infinito, o tamanho do círculo de desfoque de um objeto a uma determinada distância é o mesmo que o tamanho da abertura da lente. Portanto, se a câmera do iPhone tiver uma abertura de lente de 1 mm de diâmetro e se o foco estiver definido para o infinito, todos os objetos ficarão desfocados no nível de 1 mm: o que não é detectável em uma árvore a cem metros de distância, mas nas cerejas bem na frente da lente.

Portanto, para obter as cerejas nítidas, você deve definir a distância focal para esse intervalo. Como conseqüência, tudo a grandes distâncias terá um círculo desfocado que é do mesmo tamanho angular (ou seja, número de pixels) que um círculo de 1 mm nas cerejas nitidamente focadas.

Observe que não é a razão da distância que importa (se a Lua estiver em foco, as estrelas estarão em foco, mesmo que estejam um bilhão de vezes mais distantes), mas a proporção da abertura da lente em relação aos objetos em questão.