Wie kann ein winziges iPhone 6 Plus-Objektiv einen signifikanten DOF erzeugen?

Laut Apple-Spezifikation beträgt die Dicke des iPhone 6 Plus 7,1 mm und die Objektivlänge ist nur ein Teil davon. Und gemäß einem Artikel, den ich gefunden habe, ist die Schärfentiefe eine Funktion von "Blende (dh Linsendurchmesser), Linsengröße, Abstandsverhältnissen und Druckgröße".

Warum hat ein sehr kurzes Objektiv mit einem kleinen Durchmesser in einem iPhone 6 Plus einen solchen DOF mit so viel sichtbarem Bokeh?

Hier ist der Link zum Originalmuster in voller Größe, um die EXIF-Informationen zu überprüfen. Alle iPhone 6 Plus-Beispielbilder scheinen f = 2,2 zu sein.

Hinweis: DOF kann softwaremäßig hinzugefügt werden (ähnlich wie PhotoShop / Gimp "Lens / Focus Blur"), vorausgesetzt, die Software weiß, worauf es ankommt und was nicht. Ich sehe auch keine Artefakte an den Fokusgrenzen, die die Filteranwendung verraten, ohne sie zu retuschieren.

Obwohl die physikalischen Prinzipien immer die gleichen sind, denke ich, dass sie sich ein wenig von denen unterscheiden. Wie kann ich mit einem Kit-Objektiv einen dramatischen flachen DOF erzielen? Frage, da das Smartphone-Objektiv viel kleiner ist (im Vergleich zu einem durchschnittlichen DSLR-Kit-Objektiv), kein optischer Zoom zur Verfügung steht und sogar die Blendengröße festgelegt ist (basierend auf dem, was ich im Internet gefunden habe) .

Die Mitte des Zweigs im obigen Bild (könnte eine Art Eberesche sein) ist möglicherweise etwa 30-50 cm (12-20 Zoll) entfernt, und der nächstgelegene Baum ist möglicherweise etwa 5 m (16 Fuß) entfernt. Somit könnte das Abstandsverhältnis etwa 1:10 oder 1:20 betragen.

Ich habe gerade ein Foto mit meinem alten Nokia Asha 206- Handy gemacht, bei dem das Verhältnis von Hand zu Baum in der Ferne mehr als 1: 100 betragen könnte, und doch ist alles im Fokus!

Um meine Frage ein wenig umzuformulieren: Ich bin nicht daran interessiert, ein "cooles Bokeh" zu bekommen. Ich bin nur neugierig, wie ein iPhone 6 Plus flache DOF-Bilder produzieren kann, während einige andere Smartphones, die ich gesehen habe, trotz ähnlicher Abmessungen des Objektivs "alles im Fokus" -Bilder machen ?

Hat sich die Linsenkonstruktion oder ein Bildprozessor geändert?

Viele ältere oder billigere Telefonkameras verwenden ein Objektiv mit "festem Fokus". dh es ist immer so eingestellt, dass eine bestimmte Entfernung von der Kamera fokussiert wird. Dies wird normalerweise auf die " hyperfokale Entfernung " eingestellt, dh alles von der Hälfte dieser Entfernung bis zur Unendlichkeit ist im Fokus.

Dies hängt davon ab, was als "im Fokus" akzeptabel ist. Aber die meisten Fotos von diesen Kameras sind scharf genug, sie haben immer eine große Schärfentiefe. Aber sie können sich möglicherweise nicht auf Dinge konzentrieren, die nur wenige Zentimeter entfernt sind.

Die meisten neueren und qualitativ besseren Telefonkameras verwenden ein Objektiv mit Autofokus. ZB für das iPhone haben alle Modelle seit dem 3GS Autofokus (zumindest für die Rückfahrkamera). Sie können auf eine bestimmte Entfernung fokussieren, was zu deutlich schärferen Fotos führen kann. So können Sie sich auf etwas in der Nähe der Kamera konzentrieren und mehr Unschärfe im Hintergrund haben, dh eine geringere Schärfentiefe.

Auch Telefonkameras haben sich in anderer Hinsicht verbessert. Insbesondere die Sensorgröße. Zum Beispiel hat das iPhone 6 einen 1/3-Zoll-Sensor. Dies ist nicht so groß im Vergleich zu einer DSLR oder einigen Kompaktkameras, aber es ist viel größer als viele ältere Kamerahandys. Ein größerer Sensor kann eine geringere Schärfentiefe ermöglichen (bei gleicher Brennweite und Blende).

Die einfache Antwort ist, dass Sie mit jedem Kamerasystem eine geringe Schärfentiefe (daher Bokeh) erzielen können, wenn Sie nah genug fokussieren.

Eine begrenzte Schärfentiefe ergibt sich aus der Unfähigkeit, Licht, das unter verschiedenen Winkeln in derselben Ebene einfällt, zu fokussieren. Wenn das Licht in der falschen Entfernung fokussiert wird, erscheint als Punkt die Form der Blende anstelle eines Punktes.

Große Aperturen erzeugen größere Punkte, an denen die Apertur eintritt. Eine genaue Fokussierung bewirkt jedoch eine größere Winkelvariabilität, an der dieser Faktor eintritt. Stellen Sie sich ein Objekt in 100 m Entfernung und ein anderes Objekt in 101 m Entfernung vor. Der Winkel zwischen der Oberseite des Objekts und der Kamera ist in beiden Fällen nahezu gleich und beide Objekte sind scharf (innerhalb der Schärfentiefe). Stellen Sie sich nun ein Objekt in 2 m Entfernung und ein Objekt in 1 m Entfernung vor. Die Winkel sind jetzt völlig unterschiedlich und Sie können nicht beide scharfstellen, obwohl die Objekte in beiden Fällen den gleichen Abstand voneinander haben. Wenn Sie näher fokussieren, ist die Schärfentiefe geringer. Nun stell dir vor, ob sie noch näher sind.

Unabhängig von Ihren möglichen Blendenwerten erreichen Sie also immer einen Punkt, an dem Ihre Schärfentiefe zu klein wird und Sie unscharfe Objekte / Hintergrund erhalten, wenn Sie nah genug fokussieren können.

Sie haben vier Faktoren aus Ihrer Ablesung erwähnt (Linsendurchmesser, Linsengröße, Abstandsverhältnisse und Druckgröße), aber die einzigen, die wirklich eine Rolle spielen, sind die ersten beiden - oder genauer gesagt, die Linsenblende (der Durchmesser der Öffnung, die es zulässt) das Licht ein, nicht der physikalische Linsendurchmesser) und die Brennweite des Objektivs (der Abstand vom Zentrum des Objektivs zum Sensor). Das Verhältnis von diesen ist die Blende, und je näher es 1 kommt, desto mehr Bokeh-Effekt (unscharf) erhalten Sie.

Wie Sie bereits erwähnt haben, wird in den EXIF-Daten der Kamera, die im JPEG-Header gespeichert sind, die Blende für jede Aufnahme angezeigt, und bei Blende 2.2 erhalten Sie eine ausreichende Menge Bokeh (wie Sie sehen) - bei Blende über Blende 4 oder Blende 5 / 8 sehen Sie mehr den Effekt "Alles im Fokus", und bei f / 16 ist nur noch wenig Bokeh übrig.

IOW, es kommt auf das Verhältnis von Durchmesser und Länge an, nicht auf die tatsächlichen Abmessungen. Ein kleines Objektiv ist also in Ordnung, solange es einem kleinen Sensor entspricht und für eine große Blendeneinstellung geöffnet ist. Diese Öffnung ist bei einer Spiegelreflexkamera steuerbar, bei einem iPhone jedoch weniger.

Wenn eine Kamera auf unendlich fokussiert ist, entspricht die Größe des Unschärfekreises für ein Objekt in einem bestimmten Abstand der Größe der Objektivöffnung. Wenn also die iPhone-Kamera eine Objektivöffnung von 1 mm Durchmesser hat und der Fokus auf unendlich eingestellt ist, ist jedes Objekt auf 1 mm unscharf: Dies ist bei einem Baum in hundert Metern Entfernung nicht erkennbar, aber bei den Kirschen direkt vor der Linse.

Um die Kirschen scharf zu machen, müssen Sie die Brennweite auf diesen Bereich einstellen. Infolgedessen weist alles in großen Entfernungen einen Unschärfekreis auf, der die gleiche Winkelgröße (dh die Anzahl der Pixel) aufweist wie ein 1-mm-Kreis bei scharf fokussierten Kirschen.

Beachten Sie, dass es nicht auf das Entfernungsverhältnis ankommt (wenn der Mond scharfgestellt ist, sind die Sterne scharfgestellt, obwohl sie eine Milliarde Mal weiter entfernt sind), sondern auf das Verhältnis der Objektivöffnung zu den betreffenden Objekten.