Perspektiva a kompozice - 6. Hloubka ostrosti - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

2. června 2008, 00.00 | Mocný nástroj pro vyjádření prostoru na fotografii je hloubka ostrosti. Rutině si osvojit práci s ní je proto velmi důležité zejména v reportážní praxi, kde na přípravu snímku není mnoho času. Zvládnete-li cílenou práci s hloubkou ostrosti, vaše snímky téměř jistě postoupí do vyšší ligy.

Cílem tohoto článku není vědecké rozebírání matematických pouček a vzorců týkajících se hloubky ostrosti, ale zvládnutí hloubky ostrosti v ryzí praxi zejména za účelem vyjádření prostoru na fotografii. Proč je hloubka ostrosti tak důležitá? Odpověď je ukryta ve vlastnostech lidského oka a v procesu lidského vidění.

Hloubka ostrosti a lidské vidění
Je paradoxní, že oko a mozek hloubku ostrosti v praxi nijak výrazně nevnímají. Zkuste natáhnout svoji ruku před oči a nyní zaměřte svoji pozornost na ruku. Oči bleskurychle na ruku zaostří a detaily ruky nyní vnímáte velmi podrobně. Pozadí za rukou sice periferně také vnímáte, ale žádné velké detaily na něm nerozlišujete a nevnímáte nijak výrazně ani fakt, že je rozostřeno.

Zaostříte-li oči na ruku, tak rozostřené pozadí uvidíte jen periferně. Oko totiž ostře a detailně vidí jen ve velmi malé ploše.

Nyní beze změny polohy ruky i hlavy zaostřete na pozadí. Oko opět bleskurychle přeostří na pozadí a nyní velmi podrobně vnímáte detaily pozadí. Pohyby očí či dokonce hlavy si můžete vybírat malý bod na pozadí, který budete podrobně zkoumat. Ruku v popředí sice vnímáte, ale opět jen periferně a tak vás na ruce bude nejvíce přitahovat její pohyb (periferní vidění je velmi citlivé na pohyb). Že je ruka výrazně rozostřena opět nebudete příliš vnímat - rozlišení oka v periferní oblasti to ani neumožňuje.

Zaostříte-li oči na pozadí, tak nebudete nijak ostře rozlišovat ruku a proto obrázky tak, jak jsou zde uvedeny, de facto neuvidíte. Přesto je hloubka ostrosti pro lidské vidění důležitá a i zcela přirozená.

Na oko, ruku i pozadí platí přirozeně zcela stejné optické zákony jako na fotoaparát a tudíž ruka a pozadí v nestejné vzdálenosti nemohou být ostré současně. Projevuje se tedy u nich hloubka ostrosti stejně jako ve fotografii. Lidské oko však pracuje trochu jinak. Sítnice oka není světlocitlivými buňkami (pixely) pokryta rovnoměrně jako senzor, ale silně nerovnoměrně. Největší koncentrace a tudíž největší rozlišení dosahuje v místě tzv. žluté skvrny (fovea), která ale pokrývá jen asi setinu procenta celkové plochy sítnice. Zbytek sítnice je již poměrně "řídký" a tak mimo žlutou skvrnu vidíme jen periferně. Žlutá skvrna je tedy místo, kde perfektně vidíme s vysokým rozlišením a je to i místo podle kterého ostříme. Je to tedy i jakýsi AF bod oka.

Žlutá skvrna s vysokým rozlišením obrazu je jen malý kousek sítnice. Proto oko vidí téměř bodově a zbytek scény je vnímán jen periferně s malým rozlišením ale vysokou citlivostí na pohyb.

Protože oko mimo žlutou skvrnu moc dobře nevidí, mozek si minulé obrazy pořízené žlutou skvrnou pamatuje a v hlavě se vám tak složí celkový obraz. V praxi to tedy probíhá tak, že pokud přijdete do neznámého prostředí, tak žlutou skvrnou a pohyby očí i hlavy si proskenujete celou scénu a tím mozek získá ostré obrazy z různých kousků. Potom se žlutou skvrnou zaměříte na to nejzajímavější a mozek vám do celkového obrazu zdánlivě dodá ostré detaily pořízené ale dříve. Periferně však přitom vnímáte živě i zbytek scény a zejména pohybující se věci. Nikdy tedy nevidíte větší scénu ostře a živě celou - vybavení oka to prostě neumožňuje. Proto ani v reálném světě nijak nevnímáte hloubku ostrosti.

Graf ukazuje relativní množství světlocitlivých buněk na sítnici oka v závislosti na úhlu od žluté skvrny. Je vidět, že již pár stupňů od žluté skvrny hustota buněk a tedy rozlišení oka dramaticky klesá.

Proč zrovna takto? Protože se to evolucí ukázalo jako praktické pro přežití. Žlutá skvrna sleduje to nejzajímavější na co je upřena pozornost - nepřítel, zvíře k lovu, sexuální partner, předmět při práci atd. a periferní vidění citlivé zejména na pohyb chrání před útokem či zraněním z okolí a pomáhá k orientaci. Celý proces je samozřejmě složitější, nicméně princip je skutečně tento.

Zaznamenáte-li fotoaparátem skutečně velký rozsah vzdáleností, tak vytvoříte obraz, který oko nikdy ve skutečnosti nemůže vidět. Nicméně mozek dojem takového obrazu vytvoří jeho poskládáním z malých částí.

Pořídíte-li fotografii, zaznamenáte celou scénu se stejným rozlišením (senzor nemá žádnou žlutou ani slepou skvrnu). Na snímku se tedy objeví současně a stejně "dobře" jak popředí (ruka), tak pozadí. Při prohlížení fotografie, ať na papíře či monitoru, sice opět pracuje žlutá skvrna oka, nicméně ta v tomto režimu detailně zkoumá, byť po částech, celou fotografii. Prohlíží si tedy kousek po kousku celý snímek a je na fotografovi na co přitáhne pozornost oka. Na rozostřené a tudíž "nezajímavé" části se mozek přirozeně zaměřovat nebude a tak se bude logicky věnovat tomu ostrému, zajímavému. To je však již volba a "zásluha" fotografa!

Skutečně malou hloubku ostrosti nemůže oko takto nikdy vidět. Díváte-li se totiž na popředí, tak rozlišení oka pro pozadí je jen velmi malé. Podíváte-li se ale na pozadí, oko tam ihned přeostří. Vidět tedy v reálu skutečnou hloubku ostrosti je obtížné.

Co je hloubka ostrosti
Z fyzikálního hlediska není nikdy možné zaostřit na více než na jednu konkrétní vzdálenost. Vše co je milimetr před a milimetr za zvolenou zaostřovací vzdálenost bude vždy rozostřené. Tolik teorie. V praxi však je rozostření někdy tak malé, že hovoříme o hloubce ostrosti - tedy rozsahu vzdáleností, kde je rozostření natolik malé, že v reálu není vidět. Hloubka ostrosti je tedy rozsah vzdáleností, kde se předměty zdají být ostré, tzn. že jsou jen nepozorovatelně rozostřené.

Hloubka ostrosti je rozsah vzdáleností směrem od fotoaparátu (přesněji od senzoru), kde člověk se zdravým zrakem na výsledné fotografii nepozoruje ještě žádné rozostření.

Jak známo, hloubku ostrosti je ve fotografii možné ovlivnit ohniskovou vzdáleností, clonou a snímací vzdáleností. Podrobnostem bylo již věnováno mnoho článků (například zde), nyní tedy shrňme jen vliv jednotlivých faktorů jednoduchou tabulkou:

Vliv jednotlivých faktorů se samozřejmě může buď podporovat nebo naopak jít proti sobě. Nedá se ani říct, který má na hloubku ostrosti největší vliv. V různých situacích vítězí různé vlivy - např. při krátké snímací vzdálenosti (makro) má právě tato malá snímací vzdálenost zdrcující vliv a hloubka ostrosti je vždy velmi malá.

Kolem hloubky ostrosti se ve fotografii pojí ještě jeden termín a sice bokeh. Znamená to jak dobře objektiv rozostří pozadí. Na snímku vidíte skvělý bokeh, řada objektivů však vytvoří více či méně nehezké fleky.

Jiný pohled na hloubku ostrosti je přes zvětšení objektivu neboli tzv. měřítko snímání. Měřítko snímání je definováno jako poměr reálné velikosti předmětu ku jeho obrazu na senzoru/filmu. Zajistíte-li na dvou různých fotoaparátech bez ohledu na ohnisko a snímací vzdálenost stejné měřítko snímání, bude také jejich hloubka ostrosti při stejné cloně stejná. Dlouhá ohniska (teleobjektivy) však předměty mimo hloubku ostrosti rozostří více, než krátká ohniska.

Ostrost zcela přirozeně informuje o vzdálenosti. Z tohoto snímku lze při troše cviku vyčíst, že byl pořízen z mírného nadhledu, protože oko a dráp ještěrky jsou ostré a tudíž musely být ve stejné vzdálenosti od senzoru. Toho lze docílit jedině malým nadhledem., protože jinak by byl dráp blíže a tudíž by společně s okem nikdy nemohl být zaostřen.

Hloubka ostrosti a prostor
Fakt, že ostrost závisí za vzdálenosti, se dá skvěle využít pro vyjádření prostoru. I když oko a mozek vidí reálnou hloubku ostrosti v celé scéně jen obtížně, tak skutečnost, že předměty před a za jsou neostré zcela přirozeně ví. Setkává se s ní totiž v situaci, kdy se mu nepodaří zaostřit (unavené oči, optické klamy, vady zraku atp.). Hloubkou ostrosti se tedy zcela přirozeně dá vyjádřit prostor

Hloubka ostrosti směrem vpřed i vzad rozostřuje, což je dobře vidět na podobných snímcích. I když oko takto scénu nevidí, je toto vnímání pro oko a mozek na fotografiích zcela přirozené.

Strategie vyjádření prostoru pomocí hloubky ostrosti nabízí dva extrémy mezi nimiž je přirozeně zcela plynulá škála. Extrém první je vyjádřit prostor jen hloubkou ostrosti a ostatní vlivy tím, že nejsou díky rozostření vůbec vidět, zcela potlačit.

U tohoto snímku je pozadí zcela rozostřeno a tudíž je prostor vyjádřen z valné části hloubkou ostrosti, která udržuje ostrý v podstatě jen střed květu. Malou měrou je prostor vyjádřen sbíháním linií předních lístků.

Extrém druhý je vyjádřit prostor jinými prostředky (viz předchozí díly seriálu - sbíhání linií, zmenšování předmětů, vzdušná perspektiva, zákryt, stíny), což ale naopak vyžaduje velkou až extrémní hloubku ostrosti, aby právě sbíhání linií atd. bylo na snímku dobře vidět. Rozhodnete-li se tedy pro tento extrém, je rozostření částí obrazu vnímáno spíše negativně, protože dojem prostoru naopak zeslabuje. Potřebujete tedy maximální hloubku ostrosti, která je za dané situace možná a na scénu přichází tzv. hyperfokální ostření typické (nejen) pro krajináře.

Hyperfokální ostření
Hyperfokální ostření je jednoduchá technika, která zajistí maximální dosažitelnou hloubku ostrosti za daných podmínek. Více z fotoaparátu vymáčknout nelze. Princip je v tom, že pokud potřebujete mít ostré vše v rozsahu od A až do nekonečna, tak chytře spočítáte místo zaostření, ohnisko a clonu tak, aby právě a přesně od A do nekonečna bylo vše ostré. Neztratíte tak ani centimetr hloubky ostrosti. Neostříte tedy na nekonečno!

Hyperfokální ostření je tak šikovné zaostření (zde na 2 metry), že hloubka ostrosti je zcela maximální. Zde dosahuje od 1 metru do nekonečna (u hyperfokálního ostření je zadní limit hloubky ostrosti vždy nekonečno). Tato technika je typická tam, kde se prostor vyjadřuje jinými nástroji a proto je třeba zachovat na snímku vše ostré.

Konkrétní práce vypadá potom tak, že hyperfokální vzdálenost se najde pro dané ohnisko a clonu v tabulce. Na hyperfokální vzdálenost je třeba zaostřit a od poloviny této vzdálenosti do nekonečna je potom vše ostré.

Scheimpflugovo pravidlo
Fakt, že rovina ostrosti a tím i hloubka ostrosti je vždy rovnoběžná se senzorem, komplikuje snímání předmětů, u kterých není možné posunout a natočit fotoaparát. To se týká například architektury, makrofotografie atp. Řešení bylo nalezeno Theodorem Scheimpflugem a po něm také pojmenováno. Pokud se rovina předmětu, rovina objektivu a rovina senzoru protnou v jednom bodě, natočí se vhodně i hloubka ostrosti. Toto řešení však vyžaduje již zmíněný speciální tilt-shift objektiv nebo měch.

Scheimpflugovo pravidlo říká, že protne-li se rovina senzoru, rovina objektivu a rovina předmětu v jednom bodě, bude optimálně natočena i zóna ostrosti. To je typické např. pro architekturu, vyžaduje to však speciální tilt-shift objektiv, který umí přední standardu objektivu naklápět.
 

Druhým řešením je použít měch (bellows - zde Novoflex), který také dokáže naklápět objektiv a tím realizovat podobný efekt jako tilt/shift objektiv. Na podobném principu je založen i objektiv Lensbaby, i když ten slouží spíše pro žertovné snímky.

Závěr
I když v tomto článku byly popsány limitní případy využití hloubky ostrosti pro vyjádření prostoru, svět je samozřejmě různorodý a plynulý. I když se oba extrémy - jak absolutně rozostřené pozadí tak hyperfokální techniky - v reálu používají, tak stejně časté jsou i případy, kdy se vše vhodně kombinuje. Velmi oblíbené je vyjádření prostoru  částečně rozostřeným pozadím, které dává informace o souvislostech a vzdálenostech, ale současně velmi silně navádí "žlutou skvrnu diváka" k hlavnímu objektu. To je typické např. pro módní fotografii v exteriéru.

Pro vyjádření prostoru v praxi a zejména při reportáži se běžně kombinuje více nástrojů. Zde sbíhání linií (chodník), zákryt i hloubka ostrosti.

Vzájemná kombinace všech nástrojů na vyjádření prostoru je tak nástroj, který dává obrovské možnosti použití. Nelze však zapomenout ani na technické limity - např. kompaktní přístroje vybavené malými senzory mají problém s rozostřováním pozadí a práce s nimi tak připomíná spíše hyperfokální techniku. Limit do cesty postaví i rozsah ohnisek (rozsah zoomu) či světelnost objektivu, která se podepíše na možnostech rozostření pozadí. V každém případě je ale vhodné o prostoru na fotografii přemýšlet, protože fotografii jeden rozměr prostě chybí a snímky tak často působí ploše. Nástrojů jak to překonat je naštěstí dost.