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关于景深的小知识
发布者:admin 发布时间:2015/12/24 17:32:44 阅读:1967

景深


景深是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。在聚焦完成后,在焦点前后的范围内都能形成清晰的像,这一前一后的距离范围,便叫做景深。在镜头前方(调焦点的前、后)有一段一定长度的空间,当被摄物体位于这段空间内时,其在底片上的成像恰位于焦点前后这两个弥散圆之间。被摄体所在的这段空间的长度,就叫景深。换言之,在这段空间内的被摄体,其呈现在底片面的影象模糊度,都在容许弥散圆的限定范围内,这段空间的长度就是景深。


当相机的镜头对着某一物体聚焦清晰时,在镜头中心所对的位置垂直镜头轴线的同一平面的点都可以在胶片或者接收器上相当清晰的图像,在这个平面沿着镜头轴线的前面和后面一定范围的点也可以结成眼睛可以接受的较清晰的像点,把这个平面的前面和后面的所有景物的距离叫做相机的景深。

景深相机

光轴平行的光线射入凸透镜时,理想的镜头应该是所有的光线聚集在一点后,再以锥状扩散开来,这个聚集所有光线的一点,就叫做焦点。

在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影像变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做弥散圆。

在现实当中,观赏拍摄的影像是以某种方式(比如投影、放大成照片等等)来观察的,人的肉眼所感受到的影像与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系,如果弥散圆的直径大于人眼的鉴别能力,在一定范围内实际影象产生的模糊是不能辨认的。这个不能辨认的弥散圆就称为容许弥散圆(permissible circle of confusion)。在焦点的前、后各有一个容许弥散圆。

以持照相机拍摄者为基准,从焦点到近处容许弥散圆的的距离叫前焦深,从焦点到远方容许弥散圆的距离叫后焦深。


一、三要素


光圈、镜头、及拍摄物的距离是影响景深的重要因素:

1、光圈越大(光圈值f越小)景深越浅,光圈越小(光圈值f越大)景深越深。

2、镜头焦距越长景深越浅、反之景深越深。

3、主体越近,景深越浅,主体越远,景深越深。

景深的计算公式:见图

从公式可以看出,后景深 > 前景深。

(1)、镜头光圈:

光圈越大,景深越浅;光圈越小,景深越深;

(2)、镜头焦距:

镜头焦距越长,景深越浅;焦距越短,景深越深;

(3)、拍摄距离:

距离越远,景深越深;距离越近,景深越浅。

在进行拍摄时,调节相机镜头,使距离相机一定距离的景物清晰成像的过程,叫做对焦,那个景物所在的点,称为对焦点,因为“清晰”并不是一种绝对的概念,所以,对焦点前(靠近相机)、后一定距离内的景物的成像都可以是清晰的,这个前后范围的总和,就叫做景深,意思是只要在这个范围之内的景物,都能清楚地拍摄到。景深的大小,首先与镜头焦距有关,焦距长的镜头,景深小,焦距短的镜头景深大。其次,景深与光圈有关,光圈越小(数值越大,例如f16的光圈比f11的光圈小),景深就越大;光圈越大(数值越小,例如f2.8的光圈大于f5.6)景深就越小。其次,前景深小于后景深,也就是说,精确对焦之后,对焦点前面只有很短一点距离内的景物能清晰成像,而对焦点后面很长一段距离内的景物,都是清晰的。

能同时被眼看清楚的空间深度称为眼的成像空间深度,即是景深。


二、计算方法


下面是景深的计算公式。其中:

δ——容许弥散圆直径

F——镜头的拍摄光圈值

f——镜头焦距

L——对焦距离

ΔL1——前景深ΔL2——后景深ΔL——景深前景深ΔL1=FδL^2/(f^2+FδL)

(1)后景深ΔL2=FδL^2/(f^2-FδL)

(2)景深ΔL=ΔL1+ΔL2=(2f^2FδL^2)/(f^4-F^2δ^2L^2)

从公式(1)和(2)可以看出,后景深>前景深。

由景深计算公式可以看出,景深与镜头使用光圈、镜头焦距、拍摄距离以及对像质的要求(表现为对容许弥散圆的大小)有关。这些主要因素对景深的影响如下(假定其他的条件都不改变):

(1)、镜头光圈:光圈越大,即光圈值(F)越小,景深越小;光圈越小,即光圈值(F)越大,景深越大;

(2)、镜头焦距:镜头焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大;

(3)、拍摄距离:距离越远,景深越大;距离越近,景深越小。

不同的厂家、不同的胶片面积都有不同的容许弥散圆直径的数值定义。一般常用的是:

画幅

24mm x 36mm

150px x 225px

4" x 5"

弥散圆直径

0.035mm

0.0817mm

0.146mm

35mm照相镜头的容许弥散圆,大约是底片对角线长度的1/1000~1/1500左右。前提是画面放大为5x7英寸的照片,观察距离为25~750px。

5、一些计算实例网上有些在线计算器,有兴趣的网友可以参考:

摄影光学计算器

Windows版本的可下载的计数器在f/Calc

(1)、200/2.8对焦在5m时,f/2.8的景深:

δ=0.035mm

f=200mm

F=2.8

L=5000mm

ΔL1=60mm

ΔL2=62mm

ΔL=122mm

结论:该镜头在用f/2.8拍摄时,清晰范围是从4.94m~5.062m,景深很浅。

(2)、200/2.8+2X=400/5.6对焦在5m时,f/5.6的景深:

δ=0.035mm

f=400mm

F=5.6

L=5000mm

ΔL1=30mm

ΔL2=31mm

ΔL=61mm

结论:该镜头在配合2X增距镜后,主镜头用f/2.8拍摄时,景深是(1)的一半。


三、心算法(虚化等级法)

虚化等级法是定量估算超焦距和浅景深的一种快速心算法。即,使用视场短边标准身高倍数来代替传统的对焦距离,并引入虚化等级,将超焦距与浅景深的心算结合在一起。

理论

虚化程度X =弥散圆直径/传感元件短边尺寸×100%

虚化等级R与X的对应值如下表:

X

……

1/5.6%

1/4%

1/2%

1%

1.4%

2%

……

R

-0.5

0

1

2

2.5

3

R值的物理含义如下:

R≤k(L300dpi=8寸时,k= -1.5; L300dpi=11寸时,k= -2 )

k<R<2

2≤R≤4

(经验值)

R>4

(经验值)

锐利

模糊(应避免)

弱虚化

强虚化

其中,L300dpi为300dpi下短边可打印尺寸

无穷远处的虚化程度X = 0.5倍对焦距离处的虚化程度X0.5[2] 

=弥散圆直径/传感元件短边尺寸×100%

=f/(F×1700N) ×100%[3] 

其中N的定义见右图。

f=24mm,F=5.6,N=1时,X =X0.5=0.25%,对应虚化等级R =R0.5=0。记住f24F5.6N1这个基准,可快速估算其余情况。例如f35F2.8N0.5对应R =R0.5=2.5;f35F11N0.5对应R =R0.5= -0.5。

背景并不是无穷远。当R2.5时,距对焦面5m以外的背景通常可以达到虚化。

只要保证无穷远处锐利(Rk),背景处就一定锐利,同时,只要保证前景比0.5倍对焦距离远,前景就一定锐利。

实例

如右图,N=5.6(蓝点)、f=17、F=5.6、APS-C。由于****,蓝点处柱子长度为红点处的一半,说明蓝点距离

相机的距离为红点的2倍。对蓝点平面对焦,无穷远处和红点处的虚化等级R相同,R =R0.5= -3。若设置F=4,则R=R0.5= -2.5;F=8,则R =R0.5= -3.5。三种光圈设置都可获得大景深,此时,应使用镜头的最佳光圈(取决于镜头的设计和加工误差)。


四、影响要素

1 镜头焦距

2 被拍摄体的距离

3 光圈的大小

4 感光元件大小(与容许弥散圆半径有关)


五、关系

1、光圈越大景深越小,光圈越小景深越大。

2、镜头焦距越长景深越小,反之景深越大。

3、主体越近,景深越小,主体越远,景深越大。


来源:网络

 
 

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