¿Cómo puede un lente súper pequeño iPhone 6 Plus producir DOF significativo?

Según las especificaciones de Apple, el grosor del iPhone 6 Plus es de 0.28 pulgadas (7.1 mm) y la longitud de la lente es solo una parte de eso. Y de acuerdo con un artículo que encontré, la profundidad de campo es una función de "apertura (es decir, diámetro de la lente), tamaño de la lente, relaciones de distancia y tamaño de impresión".

¿Por qué una lente muy corta con un diámetro pequeño en un iPhone 6 Plus tiene un DOF como este, con mucho bokeh visible?

Aquí está el enlace a la muestra original de tamaño completo, para verificar la información EXIF. Todas las imágenes de muestra del iPhone 6 Plus parecen ser f = 2.2.

Nota: DOF podría agregarse en forma de software (de manera similar a "Desenfoque de lente / enfoque" de PhotoShop / Gimp), siempre que el software sepa lo que debe estar dentro y fuera de foco. Tampoco veo ningún artefacto en los límites del foco que traiciona la aplicación de filtro sin retocar.

Aunque los principios físicos son siempre los mismos, creo que es un poco diferente al ¿Cómo puedo obtener un DOF superficial dramático con una lente de kit? pregunta, ya que la lente del teléfono inteligente es mucho más pequeña (en comparación con una lente de kit DSLR promedio), no tiene una función de zoom óptico para jugar e incluso el tamaño de la abertura es fijo (según lo que he encontrado en Internet) .

El centro de la rama en la imagen de arriba (podría ser una especie de serbal) podría estar a unos 30-50 cm (12-20 pulgadas) de distancia y el árbol más cercano podría estar a unos 5 m (16 pies). Por lo tanto, la relación de distancia podría ser aproximadamente 1:10 o 1:20.

Acabo de tomar una foto con mi viejo teléfono Nokia Asha 206 donde la relación mano a árbol más distante podría ser más de 1: 100 y, sin embargo, ¡todo está enfocado!

Para reformular un poco mi pregunta: no estoy interesado en obtener un "bokeh genial". Tengo curiosidad por saber cómo puede un iPhone 6 Plus producir imágenes DOF ​​poco profundas, mientras que algunos otros teléfonos inteligentes que he visto a pesar de que dimensiones similares de la lente toman fotos de "todo enfocado" .

¿Ha cambiado la construcción de la lente o un procesador de imagen?

Muchas cámaras de teléfonos más antiguas o más baratas usan una lente de "enfoque fijo". es decir, siempre está configurado para enfocar a una distancia específica de la cámara. Esto generalmente se establece en la " distancia hiperfocal ", es decir, todo, desde la mitad de esa distancia hasta el infinito, está enfocado.

Esto depende de lo que sea aceptable como 'enfocado'. Pero la mayoría de las fotos de estas cámaras serán lo suficientemente nítidas, siempre tendrán una gran profundidad de campo. Pero es posible que no puedan enfocarse en cosas a pocos centímetros de distancia.

La mayoría de las cámaras para teléfonos más nuevas y de mejor calidad usan una lente con enfoque automático. Por ejemplo, para el iPhone, todos los modelos desde el 3GS tienen enfoque automático (al menos para la cámara trasera). Pueden enfocar a una distancia específica, lo que puede dar fotos mucho más nítidas. Por lo tanto, puede enfocarse en algo cercano a la cámara y tener más desenfoque en el fondo, es decir, una profundidad de campo menor.

También las cámaras del teléfono han mejorado de otras maneras. Específicamente, el tamaño del sensor. Por ejemplo, el iPhone 6 tiene un sensor de 1/3 de pulgada. Esto no es tan grande en comparación con una DSLR o algunas cámaras compactas, pero es mucho más grande que muchos teléfonos con cámara más antiguos. Un sensor más grande puede permitir una profundidad de campo menor (para una distancia focal y apertura equivalentes).

La respuesta simple es que puede obtener poca profundidad de campo (por lo tanto, bokeh) con cualquier sistema de cámara si enfoca lo suficientemente cerca.

La profundidad de campo finita surge debido a la incapacidad de enfocar la luz que entra en diferentes ángulos en el mismo plano. Cuando la luz se enfoca a la distancia incorrecta, aparece como un punto de la forma de la apertura, en lugar de un punto.

Las aberturas grandes crean puntos más grandes, que es donde entra la apertura. Sin embargo, el enfoque cercano causa una mayor variabilidad angular, que es donde entra ese factor. Imagine un objeto a 100 metros de distancia y otro objeto a 101 metros de distancia. El ángulo entre la parte superior del objeto y la cámara será casi el mismo en ambos casos, y ambos objetos estarán enfocados (dentro de la profundidad de campo). Ahora imagine un objeto a 2 m de distancia y un objeto a 1 m de distancia. Los ángulos ahora son totalmente diferentes y no podrá enfocar ambos, a pesar de que los objetos estén a la misma distancia entre sí en ambos casos. Centrarse más cerca ha reducido la profundidad de campo. Ahora imagina si aún están más cerca.

Entonces, independientemente de sus posibles valores de apertura, si puede enfocar lo suficientemente cerca, siempre alcanzará un punto donde su profundidad de campo se vuelve demasiado pequeña y obtiene objetos / fondo borrosos.

Mencionó cuatro factores de su lectura (diámetro de la lente, tamaño de la lente, relaciones de distancia y tamaño de impresión), pero los únicos que realmente importan son los dos primeros, o más específicamente, el iris de la lente (el diámetro de la abertura que permite la luz, no el diámetro físico de la lente) y la distancia focal de la lente (la distancia desde el centro de la lente al sensor). La relación de estos es el f / stop, y cuanto más se acerca a 1, más efecto bokeh (desenfocado) obtendrás.

Como mencionas, los datos EXIF ​​de la cámara almacenados en el encabezado jpeg muestran el f / stop para cada disparo, y en f / 2.2, obtienes una buena cantidad de bokeh (como ves), a medida que superas f / 4 o f / 8 comienza a ver un efecto más de "todo está enfocado", y en f / 16 quedará poco bokeh.

IOW, lo que importa es la relación de diámetro y longitud, no las dimensiones reales. Por lo tanto, una lente pequeña está bien siempre que coincida con un sensor pequeño y se abra a una configuración de iris grande. Esa apertura es controlable en una SLR, pero no tanto en un iPhone.

Si una cámara está enfocada al infinito, entonces el tamaño del círculo borroso para un objeto a una distancia dada es el mismo que el tamaño de la abertura del objetivo. Entonces, si la cámara del iPhone tiene una apertura de lente de 1 mm de diámetro, y si el enfoque se establece en infinito, entonces cada objeto está borroso en el nivel de 1 mm: que no es detectable en un árbol a cien metros de distancia, pero es detectable en las cerezas justo en frente de la lente.

Por lo tanto, para obtener las cerezas afiladas, debe establecer la distancia focal a ese rango. Como consecuencia, todo a grandes distancias tendrá un círculo borroso que es del mismo tamaño angular (es decir, número de píxeles) que un círculo de 1 mm en las cerezas muy enfocadas.

Tenga en cuenta que no es la relación de distancia lo que importa (si la Luna está enfocada, entonces las estrellas estarán enfocadas, aunque estén mil millones de veces más lejos), sino la relación de la apertura de la lente a los objetos en cuestión.