تلاش برای ثبت یک تصویر کاملا واضح با فوکوس بسیار شارپ از جمله مواردی است که عموم عکاسان در هنگام عکاسی به دقت به آن توجه دارند.
مواقعی هست که در هنگام استفاده از برخی لنزها وقتی که از اندازه های خاصی از دیافراگم استفاده می شود، محل نقطه فوکوس در عکس ثبت شده نسبت به آنچه در دوربین تنظیم شده است (یعنی قبل از ثبت عکس)، مختصری جابجا می شود. به عبارتی در تصویر ثبت شده، نقطه فوکوس دقیقا در محلی که در هنگام فوکوس در منظره یاب (Viewfinder) مشاهده شده است منطبق نمی باشد.
دو تصویر ثبت شده با یک لنز سریع که نقطه فوکوس در محل ثابتی تنظیم شده است، ولی با تغییر اندازه روزنه دیافراگم، سطح فوکوس مختصری جابجا شده است.
تغییر مکان فوکوس (Focus Shift)
تغییر مکان فوکوس (Focus Shift) نوعی خطا در فوکوس است که می تواند به عدم وضوح در تصویر سوژه منتهی شود.
وقتی که روزنه دیافراگم به میزان حداکثر باز است و بر روی یک نقطه فوکوس کرده اید، اگر دیافراگم را مقداری ببندید، در بعضی از لنزها موجب تغییر مکان مختصری در نقطه فوکوس خواهد شد. به این حالت اصطلاحا تغییر مکان فوکوس یا فوکوس شیفت (Focus Shift) گفته می شود.
وقتی که قصد دارید در فاصله نزدیک به سوژه عکاسی کنید خصوصا وقتی که لنزهای سریع (خصوصا با f کمتر از 1.8 ) را بکار ببرید، امکان ایجاد تغییر مکان فوکوس (Focus Shift) بیشتر است و می تواند موجب تاری تصویر یا خطا در نقطه فوکوس گردد.
با تغییر اندازه روزنه دیافراگم از f/1.4 به f/2.8 ، در تصویر ثبت شده نقطه فوکوس کمی جابجا شده است. (لنز 50mm f:1.2)
نحوه ایجاد تغییر مکان فوکوس
برخی عوامل در ایجاد تغییر مکان فوکوس (Focus Shift) نقش دارند که در اینجا به اهم آنها می پردازیم:
کج نمایی کروی (Spherical Aberration)
تغییر مکان فوکوس اصولا به علت کج نمایی کروی (Spherical Aberration) لنز ایجاد می شود. در یک لنز با کیفیت بالا، انتظار داریم که پرتوهای نوری که از لنز عبور می کنند طوری همگرا شوند که در یک نقطه واحد به هم برسند و در نتیجه تصویر واضحی ایجاد کند که در آن همه چیز در ناحیه فوکوس، شارپ است. اما کاملا این اتفاق نمی افتد.
کج نمایی کروی به این معنی است که تغییر شکل بسیار جزئی در ساختار کروی لنز باعث می شود تا پرتوهای نوری پس از عبور از لنز در یک نقطه متمرکز (فوکوس) نشوند و به جای آن در امتداد محور اپتیکی لنز و در نقاط مختلفی نسبت به سطح سنسور به یکدیگر برسند.
در هنگام تنظیم فوکوس، نقطه ای که نسبت به سایر نقاط از تمرکز پرتوهای بیشتری برخوردار است به عنوان نقطه فوکوس در نظر گرفته می شود زیرا بیشترین وضوح در این نقطه می باشد.
بطور کلی طراحی لنزها به صورتی است که وقتی پرتوهای نوری از نواحی میانی آنها و نزدیک به محور مرکزی آنها عبور می کنند، بطور همگرا در نقاطی نزدیک به هم بر روی محور اپتیکی لنز به هم می رسند و تقریبا در یک نقطه فوکوس می شوند. ولی هر چه پرتوهای نوری از نواحی محیطی تر و دور از مرکز لنزها عبور می کنند، میزان همگرایی آنها متفاوت بوده و در نقاط مختلفی به یکدیگر می رسند و به عبارتی موجب کج نمایی کروی می شوند. به همین علت وقتی که دیافراگم کاملا باز است، کج نمایی کروی به حداکثر میزان خود می رسد.
با کوچک کردن اندازه روزنه دیافراگم سطح فوکوس به سمت عقب جابجا (Focus Shift) شده است.
با کوچک کردن اندازه روزنه دیافراگم، پرتوهای نوری امکان برخورد با لبه های لنز را ندارند و در نتیجه کج نمایی کروی نیز کاهش خواهد یافت. در این حالت با حذف پرتوهای غیرهمگرا ، چنین به نظر می رسد که نقطه فوکوس در ناحیه دیگری قرار می گیرد که بر حسب نوع ساختار لنز می تواند نسبت به نقطه قبلی، جلوتر یا عقب تر باشد. به عبارتی سطح فوکوس جابجا (Focus Shift) می شود. البته در بیشتر لنزها، سطح فوکوس در ناحیه دورتری نسبت به لنز قرار می گیرد، یعنی سطح فوکوس به سمت عقب جابجا می شود.
کج نمایی کروی به دلایل مختلفی همچون نحوه طراحی شیشه عدسی ها، ساختار ضعیف لنز یا کیفیت پایین مواد بکار رفته در عدسی آنها ایجاد می شود که در برخی لنزها به شکل شدیدتری بروز می کند. برای همین سازندگان لنز همواره در تلاشند تا با استفاده از تکنولوژی های جدیدتر میزان اختلالات اپتیکی لنزها را به حداقل برسانند. در لنزهای با کیفیت بالا، اکثر پرتوهای نور پس از عبور از لنز تقریبا در یک نقطه فوکوس می شوند.
لنز های سریع (Fast Lenses)
در لنزهای سریع اندازه روزنه دیافراگم (Aperture) بزرگ است و سطح اپتیکی لنز وسیع می باشد، به همین علت آنها را برای ایجاد کج نمایی کروی و در نتیجه تغییر مکان فوکوس (Focus Shift) مستعدتر می کند.
در این نوع لنزها با کاهش اندازه روزنه دیافراگم (افزایش عدد f) مشکل تغییر مکان فوکوس به حداقل رسیده و یا کاملا برطرف می شود، به این علت که از سطح کوچکتری از ناحیه وسط لنز استفاده می شود.
مثلا در یک لنز سریع با f/1.4، اگر نقطه فوکوس در 1 متری دوربین باشد، وقتی دیافراگم بر روی f/2.8 تنظیم شود، بدون اینکه در تنظیم فوکوس تغییری داده شود، نقطه فوکوس به فاصله 1.02 متری از دوربین جابجا می شود. یعنی به نقطه ای دورتر نسبت به دوربین.
چند نمونه لنز سریع ساخت شرکت های مختلف سازنده لنز دوربین های عکاسی
لنزهای سریع خصوصا انواع پرایم، با حداکثر اندازه روزنه دیافراگم f:1.0 ، f:1.2 و f:1.4 بیشترین لنزهایی هستند تغییر مکان فوکوس در آنها دیده می شود.
معمولا وقتی که اندازه روزنه دیافراگم در این لنزهای سریع در محدوده f/2.0 تا f/4.0 تنظیم شود، پدیده تغییر مکان فوکوس (نسبت به بازترین اندازه دیافراگم) بیشتر رخ خواهد داد.
در لنزهای کندتر که حداکثر اندازه روزنه دیافراگم f/1.8 یا کوچکتر دارند، مشکل کج نمایی کروی کمتر بوده و عموما در آنها تغییر مکان فوکوس بطور مشخص دیده نمی شود.
برای مطالعه بیشتر در خصوص انواع لنزها می توانید به مقاله "انواع لنزها و طبقه بندی آنها" در همین وب‌سایت مراجعه نمایید.
سیستم فوکوس خودکار (Autofocus)
در بسیاری از دوربین های دیجیتال، سیستم فوکوس خودکار (AF) از نوع تشخیص مرحله ای (Phase Detection) است. در این نوع سیستم اتوفوکوس از دو عدد سنسور کوچک استفاده شده است که برای درست کار کردن به نور کافی نیاز دارد. به همین علت در این دوربین ها در مرحله انجام فوکوس، روزنه دیافراگم در حداکثر اندازه خود می باشد تا سیستم اتوفوکوس بتواند کار خود را انجام دهد. پس از انجام عملیات فوکوس و قبل از باز شدن شاتر، اندازه روزنه دیافراگم به اندازه ای که از قبل در دوربین تنظیم شده است تغییر می یابد و سپس شاتر باز شده و عکس ثبت می شود.
نمای شماتیک از سیستم فوکوس خودکار دوربین از نوع تشخیص مرحله ای (Phase Detection)
این موضوع باعث می شود که نقطه فوکوس در هنگام اتوفوکوس (که دیافراگم در بازترین حالت است) با زمانی که عکس ثبت می شود (یعنی وقتی که دیافراگم در اندازه تعیین شده است) متفاوت باشد و به عبارتی تغییر مکان فوکوس (فوکوس شیفت) اتفاق افتد.
در این شرایط اگر روزنه دیافراگم را آنقدر ببندید (کوچکتر از f/4.0) که عمق میدان بزرگ تری ایجاد شود، تا حدود زیادی مشکل تغییر مکان فوکوس جبران می شود و در تصویر ثبت شده نهایی، تغییر مکان فوکوس تاثیر زیادی برجا نمی گذارد. در چنین شرایطی هر چه نقطه فوکوس از دوربین دورتر باشد، مشکل تغییر مکان فوکوس (با بستن روزنه دیافراگم) کمتر خواهد بود و هر چه در نقطه نزدیک تری نسبت به دوربین، فوکوس انجام شود، مشکل بیشتر خواهد بود.
در بسیاری از دوربین های دیجیتال در حالت نمای زنده (Live View)، سیستم فوکوس خودکار (AF) به روش دیگری یعنی روش تشخیص کنتراست (Contrast Detect AF) عمل می کند.
در این حالت، صحنه مقابل دوربین که در LCD دیده می شود بر اساس کنتراست تصویر، فوکوس می شود و با تغییر در اندازه روزنه دیافراگم و فوکوس مجدد، نقطه فوکوس بطور صحیح فوکوس می گردد و مشکل تغییر مکان فوکوس پیش نمی آید. البته بعضی دوربین ها قابلیت تغییر روزنه دیافراگم در حالت نمای زنده را ندارند و از این خاصیت بی بهره می باشند.
سیستم فوکوس خودکار در حالت نمای زنده (Live View) که به روش تشخیص کنتراست (Contrast Detect AF) عمل می نماید.
روش های کاهش تغییر مکان فوکوس (Focus Shift)
روش هایی که برای کاهش تغییر مکان فوکوس وجود دارد، همیشه قابل استفاده نیستند و به شرایط و نوع دوربین مورد استفاده بستگی خواهند داشت.
در ساخت بعضی لنزهای با کیفیت و گران قیمت از عناصر اپتیکی خاصی برای کاهش کج نمایی کروی و در نتیجه کاهش تغییر مکان فوکوس استفاده شده است. در برخی دوربین ها داده های اطلاعاتی مربوط به تغییر مکان فوکوس در نرم افزار داخلی دوربین (Firmware) گنجانده شده است که بطور اتوماتیک بر اساس لنز و اندازه دیافراگم، تنظیم فوکوس انجام می شود.
در برخی لنزها با استفاده از عناصر اپتیکی، کج نمایی کروی را به حداقل می رسانند.
در ادامه به چند روش برای کاهش تغییر مکان فوکوس اشاره می شود.
الف) استفاده از لنزهای کندتر
با استفاده از لنزهای کندتر با حداکثر اندازه روزنه دیافراگم f:1.8 یا f:2.8 و یا کوچکتر (f بزرگتر) با مشکل تغییر مکان فوکوس کمتر برخورد خواهید کرد.
ب) بستن روزنه دیافراگم
با کوچکتر کردن اندازه روزنه دیافراگم خصوصا کوچکتر از f/2.8 ، به علت افزایش عمق میدان، مشکل تغییر مکان فوکوس کاهش می یابد. معمولا در دیافراگم های کوچکتر از f/4.0 این مشکل به حداقل می رسد. البته این روش در مواقعی که به عمق میدان باریک تر نیاز است، روش مناسبی نمی باشد.
ج) بکار بردن حداکثر اندازه روزنه دیافراگم
در دوربین هایی که سیستم اتوفوکوس از نوع تشخیص مرحله ای (Phase Detection) دارند، اگر عکس خود را در بازترین اندازه روزنه دیافراگم ثبت کنید، تغییر مکان فوکوس (Focus Shift) اتفاق نمی افتد زیرا آنچه را که می بینید، بدون تغییر اندازه دیافراگم، ثبت می کنید.
البته این روش خیلی عملی نیست و راه حل مناسبی در اکثر موارد نمی باشد زیرا با باز بودن حداکثری دیافراگم، عمق میدان تصویر شما در حداقل اندازه خواهد بود.
د) تنظیم جبرانی نقطه فوکوس
در این روش می توانید بطور تعمدی فوکوس را در نقطه ای نزدیکتر تنظیم کنید تا هنگام ثبت عکس، نقطه فوکوس بر روی نقطه اصلی مورد نظرتان منطبق گردد. این روش بسیار تجربی است و با کسب مهارت قابل انجام می باشد.
یک روش دیگر، گرفتن چند عکس متعدد با تغییر مختصر در نقطه فوکوس است (Focus Bracketing) بطوریکه یکی از ثبت ها، نقطه فوکوس مورد نظر شما را تامین کند. این روش خصوصا در مواقعی که از عمق میدان بسیار باریک استفاده می کنید بسیار کارساز است.
با ثبت چند عکس متعدد با تغییر مختصر در نقطه فوکوس می توان به نقطه فوکوس مورد نظر دست یافت. در این تصویر سطح فوکوس ثبت شده در عکس های متوالی با پیکان نمایش داده شده است.
هـ) استفاده از حالت نمای زنده
در دوربین هایی که در حالت نمای زنده (Live View)، انجام فوکوس خودکار به روش تشخیص کنتراست (Contrast Detect AF) انجام می پذیرد، می توانید فوکوس خودکار را بدون تغییر مکان فوکوس بکار برید.
با این روش شما نمی توانید از منظره یاب استفاده کنید. ضمنا این روش نسبت به روش تشخیص مرحله ای، کند تر عمل می کند.
در هر دو تصویر فوق نقطه فوکوس خودکار (AF) بر روی عدد 5 ریموت کنترل تلویزیون تنظیم شده است. در حالت نمای زنده، نقطه فوکوس بدون تغییر مکان به درستی در تصویر ثبت شده است.
و) تنظیم دقیق AF در اندازه دیافراگم مطلوب
بعضی از دوربین ها به سیستم تنظیم دقیق فوکوس خودکار (AF Fine Tune) مجهز می باشند. یعنی با توجه به دیافراگمی که بیشتر استفاده می شود، سیستم فوکوس خودکار را تنظیم دقیق می کنید تا از ایجاد تغییر مکان فوکوس جلوگیری شود.
مشکلی که با این روش ایجاد می شود این است که اگر با این نوع کالیبراسیون، از دیافراگم های بازتر استفاده کنید، فوکوس خودکار دچار خطا می شود. بنابراین لازم است در این مواقع سیستم تنظیم دقیق فوکوس خودکار را خاموش (Off) کنید.
نمونه منوی تنظیم دقیق فوکوس خودکار در دو مدل دوربین ساخت شرکت های کانن (Canon) و نیکون (Nikon)
ز) استفاده از فوکوس دستی
با استفاده از فوکوس دستی (Manual Focus) در حالتی که دکمه پیش نمایش عمق میدان (DOF Preview Button) بر روی دوربین را فشار داده اید، می توانید بدون تغییر مکان فوکوس، نقطه مورد نظر را فوکوس کنید.
در لنزهای قدیمی که دارای رینگ تنظیم روزنه دیافراگم می باشند، نیازی به فشردن دکمه مذکور نیست و روزنه دیافراگم از روی لنز تنظیم می شود و شما می توانید با هر دیافراگمی که در نظر دارید، فوکوس را بطور دستی انجام دهید.
البته انجام فوکوس دستی همراه با دیافراگم های بسته تر، اصولا به علت کاهش نور ورودی به دوربین کمی مشکل است و حتی در مواردی قابل استفاده نمی باشد.
ح) تکنیک انباشت فوکوس
در تکنیک انباشت فوکوس (Focus Stacking) چندین عکس متوالی ثبت می شود بطوریکه محل نقطه فوکوس در هر کدام از آنها نسبت به عکس قبل و بعد خود متفاوت می باشد. این تکنیک یکی از روش هایی است که در مواردی که شارپ بودن نقطه فوکوس برای شما بسیار مهم است می توانید از آن استفاده کنید. در این روش بدون توجه به تغییر مکان احتمالی فوکوس (فوکوس شیفت) مطمئن می شوید که نقطه مورد نظر شما حتما در منطقه فوکوس واقع شده است.
برای مطالعه بیشتر در خصوص این تکنیک می توانید به مقاله "تکنیک انباشت فوکوس" در همین وب‌سایت مراجعه نمایید.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
گردآوری و تألیف: امیر دولتیاری
تاریخ نگارش/آخرین ویرایش: 1400/12/11
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
مراجع:
1_ Flavio Bosi (2021). What is focus shift? Retrieve from www.47-degree.com on Sep 28.
2_ Roger Cicala (2010). How to Shoot With Wide Aperture Lenses. Retrieve from www.lensrentals.com on Oct 12.
3_ Gabor Holtzer (2022). How To Deal with Focus Shift in Photography. Retrieve from https://expertphotography.com on Feb 2.
4_ Nasim Mansurov (2019). What is Focus Shift? Retrieve from https://photographylife.com on Dec 11.
5_ Darren Rowse (2007). Fast Lens: What Is It, and Why Does It Matter? Retrieve from https://digital-photography-school.com on Feb 3.
6_ MasterClass staff (2021). What Is Focus Shift in Photography? Learn What Causes Focus Shift, Plus 5 Ways to Avoid Focus Shift in Your Photos. Retrieve from www.masterclass.com on Sep 29.
مقالات مرتبط:
- اصول پایه نوردهی در عکاسی بخش 3 - روزنه دیافراگم
- انواع لنزها و طبقه بندی آنها
- تکنیک انباشت فوکوس (Focus Stacking)
- عمق میدان و عوامل موثر بر آن
- پراش نوری لنز (Diffraction)