Focus Stacking ve Hyperfocal Mesafe: Sonsuz Netliğin Matematiği

Makro fotoğrafçılık ve manzara çekimlerinde karşılaştığımız en büyük fiziksel sınırlama depth of field (alan derinliği)'dir. Focus stacking ve hyperfocal mesafe teknikleri, bu fiziksel sınırları aşmak için kullanılan matematiksel yaklaşımlardır.

Fiziksel Temeller: Circle of Confusion

Alan derinliği, circle of confusion (CoC) kavramına dayanır:

CoC Hesaplaması

CoC = (sensor diagonal) / 1500

Full frame sensör için: 36²+24² = 1548mm → CoC ≈ 0.03mm

Bu değer, insan gözünün 0.2mm mesafeden ayırt edemediği blur miktarını temsil eder.

Hyperfocal Mesafe Matematiği

Hyperfocal distance, odak noktasından sonsuza kadar her şeyin net göründüğü en kısa odak mesafesidir.

Hyperfocal Formülü

H = (f² / (N × CoC)) + f

Burada:

  • H: Hyperfocal mesafe (mm)
  • f: Odak uzaklığı (mm)
  • N: Diyafram değeri (f-stop)
  • CoC: Circle of confusion (mm)

Pratik Örnek

50mm objektif, f/8, full frame:

H = (50² / (8 × 0.03)) + 50
H = (2500 / 0.24) + 50 ≈ 10.467mm

Focus Stacking: Dijital Çözüm

Hyperfocal mesafenin yetersiz olduğu durumlarda focus stacking devreye girer.

Çalışma Prensibi

  1. Multiple exposures: Farklı odak mesafelerinde çekim
  2. Image alignment: Sub-pixel hassasiyetinde hizalama
  3. Depth map creation: Her pikselin netlik değeri hesabı
  4. Blending algorithm: En net pikselleri birleştirme

Stacking Algoritmaları

Maximum Variance Method

def sharpness_metric(pixel_neighborhood):
    return variance(pixel_neighborhood)

Laplacian Variance

def laplacian_variance(image):
    gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    return cv2.Laplacian(gray, cv2.CV_64F).var()

En yüksek Laplacian variance değerine sahip piksel seçilir.

Makro Fotoğrafçılıkta Focus Stacking

Magnification vs DOF İlişkisi

DOF ≈ (2 × N × CoC) / M²

Burada M magnification ratio'dur. Büyütme arttıkça alan derinliği karesel olarak azalır.

Step Size Hesaplaması

İdeal step size, %30-50 overlap sağlamalıdır:

Step = DOF × 0.3

1:1 macro çekimde f/8'de step size yaklaşık 0.1mm olmalıdır.

Advanced Stacking Teknikleri

Waveform Analysis

Modern yazılımlar frequency domain analizini kullanır:

  1. FFT (Fast Fourier Transform) ile frekans analizi
  2. Yüksek frekanslı detayların tespiti
  3. Edge preservation algoritmaları

Ghost Artifact Elimination

Rüzgar etkisi ve micro-vibrations nedeniyle oluşan ghost artifacts için:

  • Motion detection algoritmaları
  • Temporal filtering (çoklu frame analizi)
  • Manual masking seçenekleri

Computational Overhead

Memory Requirements

N adet image için:

RAM = N × (Width × Height × 3 bytes × 2)

45MP RAW dosyalar için 10 frame stack: ~2.7GB RAM gerekir.

Processing Time

Multi-threading ile hızlandırma:

  • CPU: Intel Core i9 ~2-5 dakika
  • GPU acceleration (CUDA): ~30 saniye

Helicon Focus vs Photoshop vs Zerene

Helicon Focus

  • Pyramid method: Mükemmel detail preservation
  • Weighted average: Smooth transitions
  • Depth map: 3D model creation

Adobe Photoshop

  • Auto-blend layers: Basit kullanım
  • Stack modes: Maximum, mean, median options
  • Integration avantajı

Zerene Stacker

  • PMax algorithm: Scientific precision
  • DMap method: Complex scenes
  • Batch processing capabilities

Focus Bracketing Automation

Modern kameralar in-camera stacking sunar:

Olympus Pro Capture

  • 999 frames otomatik çekim
  • Focus BKT: Programlanabilir step size
  • Live composite: Real-time preview

Canon R5/R6

  • Focus bracketing: 2-999 frames
  • Depth compositing: In-camera processing
  • Silent mode: Elektronik deklanşör

Lens Selection for Stacking

Makro Objektifler

  • Internal focusing: Sabit fiziksel boyut
  • Flat field correction: Edge sharpness
  • Minimal breathing: Consistent magnification

Önerilen Objektifler

  • Canon RF 100mm f/2.8 L: Dual IS + flat field
  • Nikon Z MC 105mm f/2.8: Nano coating
  • Sony FE 90mm f/2.8 G: OSS stabilization

Rail Systems ve Step Motors

Mechanical Rails

  • StackShot: 1 mikron hassasiyet
  • Cognisys: Programlanabilir adım sayısı
  • Focus stacking rails: Manual vs motorlu

Step Size Precision

1 mikron step = 0.001mm precision

Bu hassasiyet extreme macro (5:1+) çekimlerde kritiktir.

Quality Assessment Metrics

Objective Measures

  • SSIM (Structural Similarity Index)
  • PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio)
  • Edge sharpness metrics

Visual Inspection Points

  • Edge artifacts (halo effects)
  • Color consistency across focal planes
  • Detail preservation in complex textures

Limitations ve Challenges

Wind Movement

Açık havada çekim zorlukları:

  • Shutter priority kullanın (1/250s+)
  • Focus bracketing yerine aperture bracketing
  • Windbreaks ve protective screens

Subject Movement

Canlı böcekler için:

  • Flash freeze: Yüksek güçlü flaş
  • Cold anesthesia: Etik ve geçici
  • Behavioral timing (sabah erkeni)

Sonuç

Focus stacking, optical physics'in sınırlarını computational photography ile aşma sanatıdır. Modern yazılım algoritmaları ve kamera teknolojileri sayesinde, tack-sharp infinite depth images artık rutin olarak üretilebilir.

Gelecekte AI-powered stacking ve real-time depth synthesis teknolojileri bu süreci daha da otomatikleştirecek.