Come può un obiettivo iPhone 6 Plus super piccolo produrre un DOF significativo?

Secondo le specifiche Apple, lo spessore di iPhone 6 Plus è di 7,1 mm (0,28 pollici) e la lunghezza dell'obiettivo è solo una parte. E secondo un articolo che ho trovato, la profondità di campo è una funzione di "apertura (cioè diametro dell'obiettivo), dimensioni dell'obiettivo, rapporti di distanza e dimensioni di stampa".

Perché una lente molto corta con un piccolo diametro in un iPhone 6 Plus ha un DOF come questo, con così tanto bokeh visibile?

Ecco il link all'esempio originale a dimensione intera, per controllare le informazioni EXIF. Tutte le immagini di esempio di iPhone 6 Plus sembrano essere f = 2.2.

Nota: DOF potrebbe essere aggiunto in modo software (in modo simile a PhotoShop / Gimp "Lens / Focus blur"), a condizione che il software sappia cosa deve essere inserito e cosa non è a fuoco. Inoltre non vedo alcun artefatto sui confini del focus che tradisce l'applicazione del filtro senza ritocco.

Sebbene i principi fisici siano sempre gli stessi, penso che sia un po 'diverso dal Come posso ottenere un DOF poco profondo con un obiettivo kit? domanda in quanto l'obiettivo dello smartphone è molto più piccolo (rispetto a un obiettivo medio DSLR kit), non ha una funzione di zoom ottico con cui giocare e anche le dimensioni dell'apertura sono fisse (in base a ciò che ho trovato su Internet) .

Il centro del ramo nella figura sopra (potrebbe essere una sorta di sorbo) potrebbe essere distante circa 30-50 cm (12-20 pollici) e l'albero più vicino potrebbe essere di circa 5 m (16 piedi). Pertanto, il rapporto di distanza potrebbe essere di circa 1:10 o 1:20.

Ho appena scattato una foto con il mio vecchio telefono Nokia Asha 206 in cui il rapporto tra la mano e l'albero più distante potrebbe essere superiore a 1: 100 e tuttavia - tutto è a fuoco!

Per riformulare un po 'la mia domanda: non sono interessato a ottenere un "bokeh fantastico". Sono solo curioso di sapere in che modo un iPhone 6 Plus può produrre immagini DOF poco profonde mentre alcuni altri smartphone che ho visto nonostante abbiano dimensioni simili dell'obiettivo possono scattare foto "tutto a fuoco" ?

La struttura dell'obiettivo o un processore d'immagine sono cambiati?

Molte fotocamere più vecchie o più economiche utilizzano un obiettivo a "fuoco fisso". cioè è sempre impostato per mettere a fuoco una distanza specifica dalla fotocamera. Questo di solito è impostato sulla " distanza iperfocale ", cioè è tutto a fuoco dalla metà di quella distanza all'infinito.

Questo dipende da ciò che è accettabile come "a fuoco". Ma la maggior parte delle foto di queste fotocamere sarà abbastanza nitida, avranno sempre una grande profondità di campo. Ma potrebbero non essere in grado di concentrarsi su cose a pochi centimetri di distanza.

Le fotocamere più recenti e di migliore qualità utilizzano un obiettivo con autofocus. ad esempio per l'iPhone, tutti i modelli dal 3GS hanno la messa a fuoco automatica (almeno per la fotocamera posteriore). Possono mettere a fuoco a una distanza specifica, che può dare foto molto più nitide. Quindi puoi mettere a fuoco qualcosa vicino alla fotocamera e avere più sfocatura sullo sfondo, cioè una profondità di campo più bassa.

Anche le fotocamere telefoniche sono migliorate in altri modi. In particolare, la dimensione del sensore. ad es. l'iPhone 6 ha un sensore da 1/3 di pollice. Non è così grande rispetto a una DSLR o ad alcune fotocamere compatte, ma è molto più grande di molti telefoni con fotocamera più vecchi. Un sensore più grande può consentire una profondità di campo più bassa (per una lunghezza focale e un'apertura equivalenti).

La semplice risposta è che puoi ottenere una profondità di campo ridotta (quindi il bokeh) con qualsiasi sistema di telecamere se ti concentri abbastanza vicino.

La profondità di campo finita deriva dall'incapacità di focalizzare la luce che arriva a diverse angolazioni sullo stesso piano. Quando la luce è focalizzata alla distanza sbagliata appare come un punto la forma dell'apertura, anziché un punto.

Grandi aperture creano punti più grandi, che è dove entra l'apertura. Tuttavia una messa a fuoco ravvicinata provoca una maggiore variabilità angolare, che è dove entra in gioco quel fattore. Immagina un oggetto a 100m di distanza e un altro oggetto a 101m di distanza. L'angolo tra la parte superiore dell'oggetto e la telecamera sarà quasi lo stesso in entrambi i casi ed entrambi gli oggetti saranno a fuoco (entro la profondità di campo). Ora immagina un oggetto a 2 m di distanza e un oggetto a 1 m di distanza. Gli angoli sono ora totalmente diversi e non sarai in grado di mettere a fuoco entrambi, nonostante gli oggetti siano alla stessa distanza l' uno dall'altro in entrambi i casi. La messa a fuoco più ravvicinata ha ridotto la profondità di campo. Ora immagina se sono ancora più vicini.

Quindi, indipendentemente dai possibili valori di apertura, se riesci a mettere a fuoco abbastanza vicino raggiungerai sempre un punto in cui la profondità di campo diventa troppo piccola e otterrai oggetti / sfondo sfocati.

Hai menzionato quattro fattori dalla tua lettura (diametro dell'obiettivo, dimensioni dell'obiettivo, rapporti di distanza e dimensioni di stampa), ma gli unici che contano davvero sono i primi due - o, più specificamente, il diaframma dell'obiettivo (il diametro dell'apertura che consente la luce, non il diametro fisico dell'obiettivo) e la lunghezza focale dell'obiettivo (la distanza dal centro dell'obiettivo al sensore). Il rapporto di questi è il f / stop, e più si avvicina a 1, maggiore sarà l'effetto bokeh (sfocato).

Come accennato, i dati EXIF ​​della fotocamera memorizzati nell'intestazione jpeg mostrano il f / stop per ogni scatto, e in f / 2.2, si ottiene una buona quantità di bokeh (come si vede) - quando si supera f / 4 o f / 8 inizi a vedere un effetto più "tutto a fuoco" e ad f / 16 rimarrà poco bokeh.

IOW, è il rapporto tra diametro e lunghezza che contano, non le dimensioni effettive. Quindi una lente piccola va bene fintanto che è abbinata a un piccolo sensore e viene aperta con un'impostazione del diaframma di grandi dimensioni. Quell'apertura è controllabile su una reflex, ma non tanto su un iPhone.

Se una fotocamera è messa a fuoco su infinito, la dimensione del cerchio di sfocatura per un oggetto a una determinata distanza è la stessa dell'apertura dell'obiettivo. Quindi se la fotocamera dell'iPhone ha un'apertura dell'obiettivo di 1 mm di diametro e se la messa a fuoco è impostata su infinito, allora ogni oggetto è sfocato al livello di 1 mm: che non è rilevabile su un albero a cento metri di distanza, ma è rilevabile sulle ciliegie proprio di fronte all'obiettivo.

Pertanto, per rendere nitide le ciliegie, è necessario impostare la distanza focale su tale intervallo. Di conseguenza, tutto a grandi distanze avrà un cerchio di sfocatura che ha la stessa dimensione angolare (cioè il numero di pixel) di un cerchio di 1 mm sulle ciliegie nitide.

Nota che non è importante il rapporto di distanza (se la Luna è a fuoco, le stelle saranno a fuoco, anche se sono un miliardo di volte più lontane), ma il rapporto tra l'apertura dell'obiettivo e gli oggetti in questione.