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教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

 寶安個(gè)人圖書館 2017-01-22

景深是指某個(gè)距離范圍內(nèi)的物體都能比較清晰地呈現(xiàn)在照片中。相機(jī)類型、光圈和對焦距離都會(huì)影響景深,但照片的沖印尺寸和觀看距離也會(huì)影響我們對景深的感覺。本教程的目的是讓大家更為直觀地從技術(shù)方面了解攝影,而且提供了一個(gè)景深計(jì)算器,通過它可以顯示不同的相機(jī)設(shè)置如何影響景深。

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

圖字:

Depth of Field:景深

景深不會(huì)讓拍攝對象從清晰突然變?yōu)椴磺逦?,而是有個(gè)逐漸過渡的過程。事實(shí)上,從對焦距離前方和后方開始的所有物體都會(huì)逐漸變得不清晰,不會(huì)因我們的眼睛沒有感覺到或者相機(jī)的分辨率導(dǎo)致無法顯示出來而改變。

模糊圈

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

圖字:

Closest&Furthest Distance of Acceptable Sharpness:清晰度可接受的最近和最遠(yuǎn)距離

Incident Light Rays:入射光

Focal Plane:焦平面

Depth of Field:景深

Camera Lens:相機(jī)鏡頭

Circle of Confusion:模糊圈

Film Plane or Digital Sensor:膠片平面或數(shù)碼傳感器

因?yàn)闆]有非常明確的過渡點(diǎn),所以采用更加嚴(yán)格的術(shù)語“模糊圈”(circle of confusion)來定義一個(gè)點(diǎn)要模糊到什么程度才能被認(rèn)為是不清晰了。我們的眼睛能夠感覺到模糊圈時(shí),我們就說該區(qū)域在景深范圍外,因此不再是“清晰度可接受”了。為了讓你看清楚,我們夸大了上面的模糊圈;實(shí)際上模糊圈只是傳感器很小的一部分。

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

圖字:

Focal Point:焦點(diǎn)

Depth of Field:景深

Circle of Confusion:模糊圈

模糊圈什么時(shí)候開始讓眼睛能查覺到?清晰度可接受的模糊圈被寬泛地定義為:將照片放大至標(biāo)準(zhǔn) 8x10 英寸大小而且從大約 1 英尺(30 厘米)的標(biāo)準(zhǔn)查看距離查看時(shí)注意不到模糊。

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

在這個(gè)查看距離和沖印尺寸下,相機(jī)制造商假設(shè)小于 0.01 英寸(放大之后)模糊圈是可以忽略的。因此,相機(jī)制造商在提供鏡頭景深標(biāo)志時(shí)采用 0.01 英寸作為標(biāo)準(zhǔn)(如下所示,50mm 鏡頭,f/22)。在現(xiàn)實(shí)中,視力為 20/20 或更佳的人能夠分辨出 1/3 此大小的物體,因此模糊圈必須要比這個(gè)還小才能實(shí)現(xiàn)可接受的清晰度。

每種沖印尺寸和查看距離組合也會(huì)有不同的最大模糊圈。在前面的模糊點(diǎn)例子中,對于分布在焦點(diǎn)兩側(cè)的兩個(gè)點(diǎn),模糊圈實(shí)際上小于屏幕的分辨率,因此這些點(diǎn)被認(rèn)為位于景深范圍內(nèi)。此外,模糊圈大于數(shù)碼相機(jī)的像素大小時(shí),可以根據(jù)景深來確定模糊圈。

注意,景深僅為模糊圈設(shè)置了最大值,沒有描述焦點(diǎn)之外的各區(qū)域發(fā)生了什么。這些區(qū)域也稱為“焦外成像”(bokeh,來自日語,發(fā)音是 bo-ké)區(qū)。景深相同的兩張照片可能具有完全不同的焦外成像,因?yàn)檫@取決于鏡頭光圈的形狀。在現(xiàn)實(shí)中,模糊圈通常不是一個(gè)圓圈,只是模糊圈非常小時(shí)才接近于圓形。模糊圈變大后,大部分鏡頭都將其呈現(xiàn)為有 5-8 個(gè)邊的多邊形。

控制景深

盡管沖印尺寸和查看距離影響到人眼對模糊圈的感知大小,但是對相機(jī)傳感器而言,光圈和對焦距離才是決定模糊圈大小的兩個(gè)主要因素。光圈越大(f 值越?。?、對焦距離越短,所形成的照片景深就越淺。在下面的測試中,對焦距離保有光圈設(shè)置發(fā)生了變化:

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

f/8.0

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

f/5.6

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

f/2.8

注意:使用 200mm 鏡頭拍攝的照片(在 35 mm 相機(jī)上相當(dāng)于 320 mm 的視野)

澄清:焦距和景深

大家注意到了嗎,焦距剛才未被列為可影響景深的因素,這可能與大眾的見解不一樣。長焦鏡頭看起來會(huì)形成非常淺的景深,這主要是因?yàn)闊o法接近拍攝對象時(shí)通常使用長焦鏡頭來放大對象。如果使用長焦鏡頭和廣角鏡頭時(shí)讓拍攝對象在照片中占據(jù)相同的面積(放大倍率不變),那么整體的景深幾乎與焦距保持一致!當(dāng)然,使用廣角鏡頭時(shí)則要求拍攝者更靠近拍攝對象,使用長焦鏡頭時(shí)則需要遠(yuǎn)離拍攝對象,如下表所示:

焦距(mm)對焦距離(m)景深(m)
100.50.482
201.00.421
502.50.406
1005.00.404
200100.404
400200.404

注意:景深計(jì)算時(shí)相機(jī)的設(shè)置為 f/4.0,裁切系數(shù) 1.6X,采用 0.0206 mm 的模糊圈。

注意最小焦距是如何發(fā)生微妙變化的。這是一個(gè)真實(shí)的影響因素,但與光圈和對焦距離相比可以忽略不計(jì)。即使整體的景深幾乎是不變的,但是在對焦距離前方和后方的一部分景深確實(shí)隨著焦距的變化而變化,如下所示:

景深的分布
焦距(mm)后面前面
1070.2 %29.8 %
2060.1 %39.9 %
5054.0 %46.0 %
10052.0 %48.0 %
20051.0 %49.0 %
40050.5 %49.5 %

這暴露了傳統(tǒng)景深概念的局限性:它只能說明整體的景深,而無法說明景深在焦平面左右的分布,雖然兩者可能都會(huì)影響人眼對清晰度的感覺。注意,廣角鏡頭在焦平面后方的逐漸模糊效果要比焦平面前方好,這在傳統(tǒng)的風(fēng)景照中非常重要。

焦距越長,景深可能會(huì)看起來越淺,因?yàn)橄鄬τ谇熬岸裕糯罅吮尘埃ㄓ捎谝暯歉?。這可能會(huì)讓失焦(out of focus)的背景變得更為失焦,因?yàn)槠淠:Ч环糯罅恕2贿^這是另一個(gè)完全不同的概念,因?yàn)榫吧顑H描述照片中清晰對焦的區(qū)域,而不是模糊的區(qū)域。

另一方面,如果站在相同的位置并且在相同的距離于拍攝對象上對焦,焦距越長的鏡頭拍出的照片景深越淺(即使對拍攝對象的取景方式完全不同也是如此)。這是更有代表性的日常用法,但它是更高放大倍率所形成的效果,而不是焦距。

與卡片機(jī)相比,SLR 相機(jī)的景深也看起來更淺,因?yàn)?SLR 相機(jī)需要更長的焦距才能獲得同樣的視野(查看關(guān)于數(shù)碼相機(jī)傳感器尺寸的教程,了解與該主題相關(guān)的更多內(nèi)容)。

*技術(shù)說明:我們將景深描述為幾乎是保持不變的,因?yàn)樵跇O少數(shù)情況下景深是變化的。對于導(dǎo)致高放大倍數(shù)或者非常接近于超焦距的焦距,廣角鏡頭比長焦鏡頭能夠提供更大的景深。另一方面,在高放大倍數(shù)的情況下,傳統(tǒng)的景深計(jì)算會(huì)因?yàn)榱硪粋€(gè)因素而變得不準(zhǔn)確:透光系數(shù)(pupil magnification)。這會(huì)削弱大部分廣角鏡頭的景深優(yōu)勢,而增加長焦鏡頭和微距鏡頭的優(yōu)勢。在另一個(gè)不常見的情況中,即接近超焦距時(shí),會(huì)出現(xiàn)景深增加,因?yàn)閺V角鏡頭擁有更大的后景深,因此在無限遠(yuǎn)處也能輕松地獲得清晰的內(nèi)容。

計(jì)算景深

要想計(jì)算景深,首先要決定可接受的最大模糊圈合理值??梢愿鶕?jù)相機(jī)類型(傳感器或膠片的大?。┖筒榭淳嚯x/沖印尺寸組合來確定該值。毋庸置疑的是,要想提前知道這些設(shè)置參數(shù)可不容易。試用景深計(jì)算器工具來幫助你找到具體情況下所需的參數(shù)。

焦深和光圈圖示

與模糊圈相關(guān)的另一個(gè)概念是焦深(depth of focus)(也稱為焦點(diǎn)展開[focus spread])。它與景深不同,因?yàn)樗枋龅氖嵌啻蠓秶墓饩€可在相機(jī)傳感器上清晰對焦,而不是拍攝對象:

教你如何準(zhǔn)確把握相機(jī)的景深

圖字:

point light source:點(diǎn)光源

Narrow depth of focus:窄焦深

Large aperture:大光圈

Wide depth of focus:寬焦深

Small aperture:小光圈

Camera sensor:相機(jī)傳感器

上圖說明了焦深和相機(jī)光圈的關(guān)系。陰影區(qū)邊緣的紫色線條表示光線能夠進(jìn)入光圈的極端角度。紫色陰影區(qū)內(nèi)部表示所有其他可能的角度。

這里的關(guān)鍵概念是:某個(gè)物體清晰對焦時(shí),從該點(diǎn)發(fā)出的光線匯集在相機(jī)傳感器上的一個(gè)點(diǎn)。如果光線落在傳感器上稍微不同的位置(落在盤狀區(qū)域而不是點(diǎn)上),那么該物體就失焦了,而且光線的偏離程度越高,失焦情況就嚴(yán)重。

其他說明

為什么不使用最小光圈(最大的 f 值)來實(shí)現(xiàn)最可能深的景深?在沒有三腳架的情況下小光圈所需的漫長曝光時(shí)間通常令人難以駕馭,此外小光圈所形成的更大模糊圈(或“艾里斑”)會(huì)柔化圖像,這是衍射形成的效果——即便在焦平面上也是如此。光圈變小后,與景深相比,衍射會(huì)迅速成為更重要的限制因素。盡管小光圈能夠?qū)崿F(xiàn)非常深的景深,但同時(shí)也極大地影響照片的分辨率,這就是為什么“針孔相機(jī)”的分辨率如此之低。

對于微距攝影(高放大倍數(shù)),景深實(shí)際上受到另一個(gè)因素的影響:透光系數(shù)。對內(nèi)部對稱的鏡頭而言,該系數(shù)等于 1,盡管對廣角鏡頭和長焦鏡頭而言該系數(shù)分別會(huì)大于 1 或小于 1。透光系數(shù)小于 1 會(huì)讓景深變得更深(比正常計(jì)算的結(jié)果要深),而透光系數(shù)等于 1 時(shí)計(jì)算結(jié)果不會(huì)發(fā)生變化。但問題是鏡頭制造商通常不會(huì)提供透光系數(shù),因此攝影者只能通過觀察大致估算該值。

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