Circle of confusion

Wat voor het menselijke oog scherp of onscherp is, lijkt slechts een kwestie van opvatting, maar dat is toch niet helemaal waar.

Scherptedieptegebied

Het gebied op een foto waarin objecten scherp worden weergegeven, wordt het scherptedieptegebied genoemd. Buiten dat gebied worden de objecten steeds onscherper. Maar ook binnen het scherptedieptegebied worden objecten niet overal even scherp vertoond. Op de hoogte van het scherptestelpunt het meest scherp, maar verder daar vandaan steeds een beetje minder.

Het menselijke oog is een heel precies instrument, maar niet zo precies dat daarmee het de kleinste afwijking in onscherpte opvalt. Daar waar het begint op te vallen eindigt het scherptedieptegebied.

Je kunt de afwijking die plaatsvindt meten. Het gaat daarbij om de zogenaamde diffractie. Diffractie is een natuurkundig verschijnsel dat optreedt wanneer een lichtstraal via een diafragma door een objectief wordt geleid. Deze lichtstraal wordt hierdoor een beetje afgebogen. Om een beeld scherp te krijgen dienen alle lichtstralen exact door het brandpunt van het objectief te gaan maar doordat diffractie optreedt, gebeurt dat niet. Als de diffractie gering is, is de afwijking gering en lijkt het beeld scherp. Hoe sterker de diffractie, hoe onscherper het beeld wordt.

Verwarringscirkel

Stel je plaatst een minuscuul lichtbronnetje op exact het scherpstelpunt. Als er geen enkele diffractie plaats zou vinden dan zouden we op de opname alleen dat ene lichtpuntje terugzien. In werkelijkheid treedt er echter altijd diffractie op omdat geen enkel objectief alle lichtstralen perfect kan focussen. Hierdoor zal zelfs het kleinste lichtpuntje op de meest scherp gestelde plek als vlekje worden weergegeven. De kleinste vlek die kan worden weergegeven, wordt verwarringscirkel genoemd. In het Engels spreekt men hierbij over de zogenaamde “Circle of Confusion” (CoC).

Bevindt zich dezelfde lichtbron verder van het scherpstelpunt af, dan ontstaat er een steeds groter soort vlek om de lichtbron heen in de opname. Deze cirkel van zwak licht wordt veroorzaakt doordat dus niet alle lichtstralen exact door het brandpunt heen kunnen worden geleid. Deze cirkel of schijf ontstaat door optische afwijkingen en laat daardoor iets zien wat er in werkelijkheid helemaal niet is. Er ontstaat ‘verwarring’ door. Vandaar de naamgeving van het verschijnsel dat ook wel eens de schijf van verwarring wordt genoemd.

Wat is (on)scherp?

Binnen de wereld van de fotografie wordt de Circle of Confusion gebruikt als maat om aan te geven wat wel of niet scherp zou zijn. Is de diameter van de CoC kleiner dan een bepaalde maat (0,03 mm), dan ervaren wij het beeld nog als scherp en noemen we het scherp. Gaat het diameter over die maat heen, dan ervaren we het als onscherp.

Vanzelfsprekend zijn er nogal wat parameters bij betrokken om iets uiteindelijk de suggestie van scherp of onscherp te geven. Het gaat daarbij om veel meer dan om de diffractie van het glas alleen. De sensorgrootte heeft bijvoorbeeld ook een groot effect op wat wij als scherp zullen ervaren. Een full frame sensor levert hierdoor een scherper beeld op dan bijvoorbeeld een APS-C sensor.

Verloop

Het komt er dus op neer dat voor alle punten waar wij met ons menselijke oog nauwelijks onderscheid kunnen maken tussen het punt zelf en de CoC, wij deze scherp zullen noemen. Omdat een objectief maar op een plaats kan scherp stellen zal op die plek (het zogenaamde scherptestelpunt) de CoC het kleinst zijn. Hoe verder je voor of achter dit scherptestelpunt naar objecten kijkt, hoe onscherper deze daarom afgebeeld zullen zijn.

Wanneer we spreken over het scherptestelpunt dan spreken we over het punt waarop scherp gesteld werd, maar dat is niet het enige punt waar de CoC het kleinst in diameter is. Dat geldt immers voor alle punten op de lijn waarop het scherptestelpunt zich bevindt en welke zich als een horizontale lijn in een hoek van 90 graden voor de camera bevindt.

Omdat het menselijke oog een afwijking tot 0,03 mm van de CoC niet herkent, kun je evenwijdig aan die lijn een gebied aanwijzen waar binnen de punten voor ons nog als scherp overkomen. Dit is het scherptedieptegebied wat in het Engels “Depth of Field” (DOF) wordt genoemd.

Het DOF is daardoor dus een strook van voor ons scherpe punten die zich als horizontaal gebied in een hoek van 90 graden voor ons uitstrekt. Een strook waarvan de breedte wordt bepaald door zaken als het diafragma.

In het DOF bevindt zich de lijn waarop het scherptestelpunt zich bevindt en waarop de CoC diameter dus het kleinst is. Punten op die lijn zijn het scherpst in de opname. Hoe verder we van die lijn afgaan en richting de rand van de DOF komen, hoe minder scherp de punten daar zullen worden weergegeven. Er bevindt zich dus een scherpte verloop in het DOF, net zoals daar buiten. Met dat verschil dat wij dit verschil binnen de DOF nauwelijks of niet kunnen zien door de beperking van ons menselijke oog.

Vorm van CoC

Vaak wordt voorgesteld alsof de Circle of Confusion een soort cirkel is rond een punt. Toch is dit niet helemaal correct. De vorm van de CoC wordt namelijk bepaald door de vorm van het diafragma waar door de lichtstralen het objectief bereiken. Een diafragma is meestal niet rond maar bestaat uit veelhoek door de wijze waarop deze technisch is gemaakt. Hierdoor krijgt de CoC ook een veelhoekige vorm.

Als je in een gebied komt waar veel onscherpte heerst, wordt de CoC heel groot. Van dit verschijnsel wordt gebruik gemaakt bij het fotograferen van bokeh. De vorm van het bokeh wordt dus bepaald door de vorm van het diafragma.

Wanneer je het diafragma aanpast, bijvoorbeeld door uit een stuk zwart karton een vormpje te knippen en deze voor het objectief te houden wanneer je een foto maakt, zal deze vorm effect uitoefenen op het bokeh.

Sweet spot

Iedere fotograaf weet dat wanneer het diafragma kleiner wordt, het scherptedieptegebied toeneemt. Een klein diafragma zorgt dus voor meer scherptediepte. Dat wil echter niet zeggen dat een kleiner diafragma ook zorgt voor meer scherpte.

Wanneer het diafragma te klein wordt, treedt er namelijk extra veel diffractie op. Een objectief heeft daarom een diafragma waarbij hij het scherpste beeld oplevert. Dit diafragma wordt wel de “sweet spot” van het objectief genoemd. We spreken hier dus over de instelling voor het diafragma waarbij het objectief de minste diffractie oplevert in combinatie met de meeste scherptediepte en de minste chromatische afwijkingen.

Voor veel objectieven kun je de sweet spot gewoon op internet terugvinden, ook wordt wel als vuistregel gebruikt dat dit twee stops boven het grootste diafragma van het objectief zal zijn. Je kunt dit zelf ook uitzoeken. Plaats de camera op een statief en maak van een geschikt onderwerp foto’s met verschillende diafragma’s en vergelijk het resultaat.

Meestal zul je zien dat het gaat om een diafragma ergens tussen de f/8 en f/11. Hoe verder je van de sweet spot begeeft, hoe meer afwijkingen je kunt verwachten in het resultaat. Gebruik je een veel groter diafragma, dan zul je meer chromatische aberratie tegen kunnen komen. Gebruik je een veel kleiner diafragma, dan gaat de scherpte van de foto afnemen omdat de diffractie toe zal nemen. De kwaliteit van het objectief bepaalt natuurlijk in grote mate hoe sterk deze nadelen zich zullen openbaren.

Wil je voor een landschapsfoto gebruik maken van een groot scherptedieptegebied, kies dan dus niet zo maar voor het kleinste diafragma. Je weet nu dat hierdoor extra veel diffractie kan ontstaan en dat dit het resultaat niet ten goede zal komen. Verdiep je liever in het gebruik van de zogenaamde hyperfocale afstand. Dit levert, om meerdere redenen, vaak een veel beter resultaat op.