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하마구치 류스케 감독의 2010년 영화 '심도'에 대한 내용은
심도(영화) 문서 참고하십시오.1. 개요
피사계 심도(被寫界深度, depth of field) 또는 DOF는 촬영의 대상이 되는 물체인 피사체를 중심으로 전후 초점이 맞는 거리의 깊이를 가리킨다. 본래 초점이 맞는 면은 필름 또는 센서와 평행한 2차원의 면[1]이지만, 초점면 전후로 초점이 맞는 것으로 인식되어지는 범위가 있다. 얼마나 넓은 범위에 초점이 맞아지는지에 따라 피사계 심도가 얕다, 깊다고 표현한다. 피사계 심도가 얕을수록 초점이 맞는 범위가 좁고 흐림이 커지며, 얕은 피사체 심도가 부각되면 아웃포커싱 효과를 내기 쉽다. 반대로 피사계 심도가 깊을수록 초점이 맞는 부분이 넓어지고 흐림이 작아진다.2. 직관적인 예시
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피사계 심도가 얕은 사진 초점 범위 밖의 양초가 흐릿하다. |
피사계 심도가 깊은 사진 풍경 대부분의 범위가 선명하다. |
다음 사이트에서 카메라와 각종 렌즈에 따른 대략적인 피사계 심도 시뮬레이션을 해 볼 수 있다.
3. 피사계 심도 공식
영문 위키백과의 공식 유도 과정(영문)
피사계 심도는 조리개값, 초점거리, 피사체까지의 거리 (혹은 초점의 위치)에 따라 달라지며, 그 외에 판형에 따른 허용착란원의 크기가 개입된다.
다음과 같이 전체 렌즈를 하나의 볼록렌즈로 가정할 때, 초점면 전후의 상이 우측의 허용착란원 c [2]의 크기에 다다르는 지점까지가 광학적으로 정의되는 피사계 심도의 범위이다.
피사체까지의 거리를 s , 초점거리를 f , 렌즈의 조리개 값을 N 으로 놓고, 유효구경(초점거리/조리개) 지름을 d 로 놓았을 때, 피사계 심도의 양쪽 한계로써 렌즈(촬영자)에 가까운 방향인 DN 와 먼 방향의 거리인 DF 는 각각 다음과 같이 주어진다.
[math(\displaystyle D_N = \frac{sf^2}{f^2 + Nc(s-f)} )], [math(\displaystyle D_F = \frac{sf^2}{f^2 - Nc(s-f)} )]
그리고 DF - DN = 피사계 심도의 범위 (Depth of Field, DOF)가 된다.
한편 여기서 과초점거리(hyperfocal distance)를 계산할 수 있다.
초점 위치 s 가 충분히 멀게 주어지면 DF 의 값이 무한대가 되는데, 이 때의 초점위치를 과초점거리라고 한다. 과초점거리를 H 로 표시하면
[math(\displaystyle H = s = \frac{f^2}{Nc} + f )] 이며, [math( \displaystyle D_N = \frac{f^2/(Nc+f)}{2} = \frac{H}{2} )] 이다.
따라서 렌즈의 초점위치를 이 과초점거리에 두면 촬영시 과초점거리의 절반부터 무한대까지 피사계심도 내에 들어오게 되는 것을 알 수 있다.
한편, f 는 통상적으로 수 mm~수십 mm 단위이므로 수 m~수십 m인 H 에 비하면 매우 작은 값이기 때문에 무시할 수 있다.
이 경우 과초점거리 H 는 [math( \displaystyle H \approx \frac{f^2}{Nc} )]로 어림된다.
4. 피사계 심도와 판형
환산값들에 대한 자세한 설명(영문)온라인에서 피사계 심도를 비교하는 경우는 대부분 비슷한 피사체, 비슷한 환산화각의 렌즈에서 판형 간의 관계를 비교하는 경우이다. 예를 들면 같은 85mm 환산화각을 가지는 렌즈들의 심도를 비교하는 것이다. 이런 경우 다른 변인이 통제되므로 실제로 영향을 미치는 것은 유효구경이 전부이며, 유효구경이 커질 경우 피사계 심도는 얕아지고 그 반대의 경우 깊어진다고 볼 수 있다. 이렇게 비교하는 경우 판형의 환산 비율을 실제 조리개값에 직접 곱해 나오는 숫자가 그 숫자의 F값을 가지는 기준 판형[3]과 비슷한 심도를 가진다고 볼 수 있다. 이렇게 '환산'된 조리개값을 사용할 때 주의할 점은, 실제 노출 계산에 기여하는 값은 렌즈 본연의 조리개값이지 심도 비교를 위해 편의상 환산한 조리개값이 절대로 아니라는 점이다.