Como um smartphone pode tirar fotos de uma paisagem com tudo em foco?

Após o anúncio do novo Samsung Galaxy S9 com a nova câmera que altera a abertura, fiquei pensando: se os smartphones têm uma abertura tão ampla (f / 2.8, f / 2.2, etc), como os smartphones conseguem tirar fotos de paisagens, fazendo tudo em foco nítido com uma ampla abertura fixa? No que diz respeito ao meu conhecimento, é necessário usar uma abertura menor (f / 5.6, f / 7, etc.) para obter uma maior profundidade de campo e colocar toda a paisagem em foco. Como os smartphones conseguem isso com uma ampla abertura fixa?

— paulovlobato
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Possível duplicata de Como uma lente super pequena do iPhone 6 Plus pode produzir DOF significativo?

— 18718 Mattdm em 15/03

Exceto que a possível duplicata realmente significa "DOF raso" quando diz "DOF significativo". Aparentemente, o OP acha que DoF é o borrão.

— Michael C

Respostas:

Vale a pena notar que o tamanho do sensor desempenha um papel enorme na profundidade de campo e no comportamento da lente.

Um smartphone possui um pequeno sensor de câmera, geralmente em torno de 25 mm quadrados. Isso dá à câmera um fator de corte de cerca de 6. (para o Samsung S9, não tenho certeza sobre as dimensões.)

Você pode calcular a distância hiperfocal (ou "profundidade de campo"), mas também pode obter uma estimativa bastante boa multiplicando o número f / pelo fator de corte para saber qual é o seu ponto f efetivo. Em um sensor de aproximadamente 25 mm quadrados, o seu F / 2.2 se comporta muito como uma lente de abertura af / 13.2 em tamanho cheio.

— AthomSfere
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ainda mais corretamente, lembre-se de que o caractere / nas designações das lentes não apenas se parece com uma divisão - literalmente é uma divisão. para uma lente típica f = 50 mm, f / 10 significa abertura de 5 mm, enquanto um smartphone af / 2 com distância focal de 4 mm possui apenas 2 mm de abertura. portanto, neste exemplo, a abertura do smartphone é realmente menor e a profundidade de campo é maior.

— precisa saber é

É a distância focal muito mais curta necessária para obter a visão angular ampla com o sensor menor que faz a diferença, e não o tamanho do sensor em si.

— Michael C

Se por "paisagem" você quer dizer algo como isto:

então a resposta é simples: a grandes distâncias, a profundidade de campo é extremamente grande, mesmo em grandes aberturas. Ou seja, em qualquer abertura, se você focar no infinito, os objetos a 20m, 200m e 2000m serão nítidos.

No entanto, a distância focal da lente também influencia a profundidade de campo, veja as respostas abaixo. Sensores menores terão lentes mais curtas. Você também deve ler "o que exatamente determina a profundidade de campo"

— aaaaa diz restabelecer Monica
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"Ou seja, em qualquer abertura, se você focar no infinito, os objetos a 20m, 200m e 2000m serão nítidos". Isso simplesmente não é verdade. Por exemplo, se você colocar uma lente 50mm f / 1.4 em uma Canon 1D mk IV, o DOFmaster reportará uma distância hiperfocal de 76,9m: uma conseqüência disso é que nada mais próximo que 76,9m estará em foco aceitável se você focar no infinito. O DOF depende de mais do que apenas a abertura.

— David Richerby

Esta não deve ser a resposta aceita.

— Reid

@DavidRicherby O que há na cena mais perto da câmera do que 80 metros na imagem de exemplo? Além disso, a câmera em questão não é uma câmera FF com uma lente 50mm f / 1.4, é um telefone inteligente com um sensor muito pequeno e uma distância focal aproximada de 3-4mm.

— Michael C

@DavidRicherby foi por isso que eu postei o link para uma discussão maior

— aaaaa diz restabelecer Monica

@MichaelClark A frase que citei não tem isenção de responsabilidade "em determinadas situações", por isso deve ser verdadeira em todas as situações. A resposta afirma que, mesmo que houvesse algo naquele quadro a 20m da câmera, essa coisa estaria em foco. O estilo no qual a resposta é escrita sugere que ela se refere a todas as câmeras (por exemplo, a resposta vinculada é sobre o DoF em geral). Concordo que provavelmente é verdade quando restrito a câmeras de smartphones e ficaria feliz se a resposta explicitasse isso.

— David Richerby

A abertura é apenas um fator na profundidade de campo. Outros são: tamanho do sensor e distância focal. As lentes de câmera de grande formato geralmente têm aberturas máximas na faixa de f / 4-f / 5, mas produzem DOF muito raso - porque o elemento fotossensível é enorme e a distância focal é longa (em ângulo de visão comparável a uma câmera de 35 mm).

As câmeras do telefone têm sensores minúsculos e distâncias focais curtas (como 26 mm para o S8) para compensar. Mesmo se você montar uma lente de 28 mm em uma DSLR, o "infinito" começará em cerca de 0,5 a 1 m para lentes tão curtas. Assim, depois de definir o foco, tudo, desde 1 m até o infinito real, fica em foco, tornando as paisagens nítidas uma brisa.

A regra geral é: quanto menor a câmera, maior a profundidade de campo. É por isso que efeitos interessantes, como a separação do fundo, são muito difíceis de obter nos telefones.

/ edit: Como observou @hobbs, o que chamamos de "abertura" todos os dias é de fato abertura relativa . Abertura absoluta ( pupila de entrada ) é o tamanho real do "buraco" que você percebe ao olhar para a lente. O usuário @Nayuki escreveu um bom artigo sobre como as aberturas relativas e absolutas estão relacionadas à distância focal e mencionadas em sua resposta .

Você pode compará-lo facilmente - olhando para a lente do seu telefone, você pode ver facilmente que a abertura ~ F / 2 tem apenas 2-3 mm de largura, enquanto uma lente F / 2.8 típica de 35 mm é tão pequena quando totalmente abaixada e aberta ( você pode segurar o botão de visualização do DOF para isso) tem pelo menos um cm de largura.

— Agent_L
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Existe praticamente apenas um fator, e essa é a abertura absoluta (também conhecida como diâmetro da pupila de entrada). O número f (abertura relativa) é onipresente porque é útil para calcular a exposição, mas não é "a abertura", é a proporção da abertura em relação à distância focal. Todo o resto que depende da abertura (como DOF, difração e coleta total de luz como um preditor da qualidade geral da imagem) não se importa com o número f, mas depende diretamente do tamanho da abertura, como pode ser visto na frente da câmera. lente. É por isso que as pessoas ficam tão confusas tentando comparar f / maçãs com f / laranjas.

— hobbs

@hobbs A difração depende das características físicas reais do diafragma, não da pupila de entrada. Quando você usa lentes refrativas para canalizar a luz através do orifício real no diafragma de abertura, as ondas de luz não oscilam com uma amplitude menor, elas apenas oscilam na mesma amplitude mais próxima das outras ondas de luz.

— 22618 Michael C #

@MichaelClark true.

— hobbs

@hobbs Adicionei um parágrafo sobre abertura absoluta

— Agent_L 15/18