Hiệu ứng STF có ảnh hưởng gì đến chất lượng hình ảnh?

Những người chơi máy ảnh hiện nay đã không còn xa lạ với những ống kính STF (Smooth Trans Focus ) nữa. Mới đây, Sony đã cho ra mắt ống kính Sony FE 100mm f/2.8 GM STF OSS làm cho các ông lớn khác như Canon và Nikon không thể làm ngơ trước công nghệ này. Vậy hiệu ứng STF có ảnh hưởng gì đến chất lượng hình ảnh?

Sony FE 100mm f/2.8 GM STF OSS không phải là ống kính đầu tiên sử dụng công nghệ STF, trước đó đã từng xuất hiện ống kính Minolta 135mm f/2.8 STF, Laowa 105mm f/2 STF , hay Fujifilm XF 56mm f/1.2 R APD được đánh giá rất cao về chất lượng quang học.

Các ống kính này có khả năng làm mịn bokeh bằng việc sử dụng filter Apodization (APD) tích hợp ngay trên ống kính. Filter Apodization là loại filter có đặc điểm giống như filter ND (Neutral density) nhưng thay vì cản ánh sáng đồng đều trên toàn bộ bề mặt kính lọc, filter APD có màu đen từ rìa ngoài và trong dần vào tâm.

Sự thay đổi này theo một gradient khác nhau tùy thuộc khả năng chế tạo và mức độ làm mịn bokeh mà nhà thiết kế muốn. Do ánh sáng đi qua phần rìa filter (thực chất là một thấu kính) bị chặn lại nên phần nét phân biệt bóng tròn bokeh và khu vực xung quanh cũng bị xóa nhòa và tạo cảm giác bokeh mịn hơn bình thường.

Trong tất cả các ống kính STF hiện nay, ống kính Sony 100mm f/2.8 GM là ống kính có filter APD chất lượng tốt nhất do mức độ cản ánh sáng đi qua vùng rìa thấu kính rất cao mà hệ quả là lượng ánh sáng đi qua ống kính chỉ tương đương T5.6, trong khi ống kính có khẩu độ f/2.8 (giảm  2 stop ).

Bây giờ, người chơi sẽ bắt đầu quan tâm đến khẩu độ thực tế của ống kính STF là bao nhiêu và chúng có ảnh hưởng như thế nào đến độ sâu trường ảnh của bức hình?

Theo công thức thì khẩu độ của một ống kính được xác định bằng tỷ lệ của tiêu cự ống kính (f) chia cho đường kính lỗ khẩu (D) hay N = f/D.

Trong đó lỗ khẩu là đường kính vòng tròn giới hạn ánh sáng nằm ở trung tâm của ống kính.

Vì chỉ là một vòng tròn vật lý nên ánh sáng đi qua lỗ tròn này không bị suy giảm về cường độ. Tuy nhiên, trong trường hợp của ống kính STF, do filter APD cản khá nhiều ánh sáng từ vùng rìa đến tâm nên thực tế chúng ta không thể dùng đường kính vật lý của filter APD để áp dụng cho công thức tính.

Lúc này, giá trị khẩu độ hiệu dụng với ống kính STF sẽ luôn luôn nhỏ hơn khẩu độ của ống kính khi không có filter APD do đường kính lỗ khẩu thực tế không bằng đường kính lỗ khẩu vật lý. Như vậy giá trị N của ống kính STF lớn hơn giá trị N của ống kính tương đương không có filter APD .

Như vậy, nếu hai ống kính có cùng tiêu cự được sử dụng trên cùng một máy ảnh, lấy nét ở cùng một khoảng cách thì ống kính nào có giá trị khẩu độ N lớn hơn sẽ có DOF dày hơn trong cùng một điều kiện chụp. Do đó, vì khẩu độ N của ống kính STF lớn hơn khẩu độ thường nên hệ quả là độ dày DOF của ống kính STF sẽ lớn hơn ống kính thường.
Trong thực tế, đánh giá trên trang Imaging-resource đã khẳng định DOF của ống kính FE 100mm GM tương đương khoảng f/4 (trong khi khẩu độ thiết kế là f/2.8 và T-stop là T5.6).

Do gradient của filter APD giảm mức cản sáng dần từ rìa vào tâm nên một cách tính nhanh khẩu độ và DOF hiệu dụng của ống kính STF là lấy trung bình (khẩu độ lớn nhất + T-stop lớn nhất) . Ví dụ như FE 100mm GM có khẩu độ và DOF hiệu dụng là (2.8 + 5.6) / 2 = 4.2.