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景深

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景深指的是相机对焦点前后相对清晰的成像范围。在景深之內的影像比較清楚,在這個範圍之前或是之後的影像則比較模糊。

景深(英語:Depth of field, DOF)景深是指相机对焦点前后相对清晰的成像范围。在光學中,尤其是錄影或是攝影,是一個描述在空間中,可以清楚成像的距離範圍。雖然透鏡只能夠將光聚到某一固定的距離,遠離此點則會逐漸模糊,但是在某一段特定的距離內,影像模糊的程度是肉眼無法察覺的,這段距離稱之為景深。當焦點設在超焦距处時,景深會從超焦距的一半延伸到無限遠,對一個固定的光圈值來說,這是最大的景深。

景深通常由物距、鏡頭焦距,以及鏡頭的光圈值所決定(相對於焦距的光圈大小)。除了在近距離時,一般來說景深是由物體的放大率以及透鏡的光圈值決定。固定光圈值時,增加放大率,不論是更靠近拍攝物或是使用長焦距的鏡頭,都會減少景深的距離;減少放大率時,則會增加景深。如果固定放大率時,增加光圈值(縮小光圈)則會增加景深;減小光圈值(增大光圈)則會減少景深。

對於某些影像,例如風景照,比較適合用較大的景深,然而在人像攝影時,則經常使用小景深來構圖,造成所谓背景虚化的效果。因為數位影像的進步,影像的銳利度可以由電腦後製而改變,因此也可以由後製的方式來改變景深。

感光元件尺寸与景深的关系[编辑]

等效焦距等效光圈、对焦距离三者相同的条件下,不同尺寸的感光元件景深保持一致。其中焦距和等效焦距、光圈和等效光圈的换算普遍以135传感器为标准。

相机运动和景深的关系[编辑]

景深标尺[编辑]

景深表,下面调节光圈,上面有对应的景深,光圈数值的颜色对应对焦环上的景深刻度颜色。例如把光圈调为黄色的 f/11,对应的景深就是上方两条黄色刻线中间的部分,用米和英尺两种单位表示

从1933年起开始,徕卡相机开始将超焦距尺刻印在镜头上 此后各厂家出产的大部分镜头或照相机,都配备了根据焦距和光圈值换算景深的景深标尺。景深标尺通常包括英尺和米两种单位;当某个距离值对准白色标线時,这一距离的物体就恰好在焦平面上成像。景深表下方白色标线两侧有标示光圈值的数值,当镜头的光圈值设定为某一数值时,景深就为该光圈值标线对齐的距离标尺上的两个数值范围。

Tessina 相机的景深标尺

也有一些相机,景深标尺不在镜头上,而在控制焦距的旋钮上,例如Rolleiflex双反相机Tessina微型相机

超焦距[编辑]

当远景深被扩大到无穷远时,从焦点到镜头中心的距离即是超焦距(英語:Hyperfocal distance,亦称泛焦距离);通过将相机对焦在超焦距上可以获得给定f值下的最大景深。让对焦距离超过超焦距并不会使远景深增加(因为它已经被扩展到了无穷远),但这样却会缩短近景深,进而使完整的景深缩小,所以一些摄影师认为这样做会浪费景深。然而,这个结论是基于近处和远处的模糊圆一样大得出的,亦有摄影师认为,远处的物体在照片上较实际尺寸的比例偏小,因此若远处的物体是照片表现的主体,需要保证更小的模糊圆才能让观众感到清晰,因此对焦时超过超焦距靠近无穷远是合理的[1]

如果镜头包含景深刻度,那么可以将无限远标志和某个f值的标志对齐来设置超焦距。例如,将上图中的35mm镜头设置到 f/11 处,即将无限远标志与‘11’标志对齐就可以将焦距设成超焦距。对焦在超焦距上是一个将对焦区域在远景深上延伸至无限远的特例。

红点摄影[编辑]

美乐时 LX 型相机的超焦距红点
蔡司Contessa相机的超焦距红字

有一些相机将超焦距表示为红字或红点。例如美乐时 LX 型相机的对焦盘上,在2m与无穷远之间有一红点,将镜头对准红点,则景深由米延伸到无穷远。又如蔡司Contessa相机镜头上20英尺为红字,光圈 f/8 也为红字,表示当光圈设为 f/8 时,将镜头对焦至20英尺可获得最大的景深,景深范围为10英尺至无穷远。

有限景深:选择对焦[编辑]

要获得有限景深的照片,其目的是获得小景深的照片,因此要选择大光圈。

模糊圈[编辑]

光圈對景深以及模糊圈的影響。焦點 (2) 可以在像平面 (5)成像,但是在不同距離的點,如 (13)則會投影出一個模糊的點,此點已大於模糊圈。減少光圈的大小 (4) 可以減小那些不在焦點上的點的模糊圈大小,因此模糊就變的比較不易察覺,看起來這些點就變成都在景深內

当镜头准确对焦时一个物体,一个点光源在像平面上成像为一个点(不考虑光的衍射);而在此物体前后的点光源在像平面上显示为圆斑。偏离准确对焦位置越多的点光,像平面上的圆斑越大,大过一定程度,人眼看去就显得模糊,这个圆斑限度就是模糊圈。人眼观看一张在明视距离25厘米的照片,可以分辨出不小于1/4毫米的圆斑;如果这张照片是一张从35毫米底片放大的8x10英寸照片,放大倍数为8,那么在底片上与放大照片上0.25毫米像对应的班的直径为[2]

 c=     毫米

这就是一般35毫米相机取模糊圈为 1/30 毫米的由来。

如果35毫米底片放大16倍,即 16 X 20 吋,而观看距离增加到50厘米,模糊圈仍保持 1/30 毫米。

对于其他像幅,模糊圈做相应的改变

例一: 6 X 6 厘米相机

放大 8 吋照片,放大倍数=3.4 模糊圈 = 1/(3.4 x 4) ~ 1/14 毫米

例二:14x21毫米像幅微型相机

放大8吋照片,放大倍数为 15倍;所以模糊圈 c = 1/60 毫米

景深公式[编辑]

超焦距[编辑]

代表鏡頭的焦距代表鏡頭的光圈值,而 代表的特定的底片格式 模糊圈的直徑,超焦距可由下式描述:[3]

景深的准确公式[编辑]

景深图

景深公式依据下列6个关系式

1) 光圈的直径 d = 其中 F 为镜头的焦距, N代表 镜头设定的光圈数(2.8,4,5.6,8,11,16,22等)。

2)光学透镜成像公式

其中v代表像距,s代表物距

3)后物体的成像公式:

4) 前物体的成像:

5)

6)

从这6个关系式组成的连立方程, 利用逐次消元法,可以不作任何简化,就得到

为无穷大,求s

即超焦距

将超焦距公式代入 关系式,即得

此二公式,对于中长距离和近距离一律适用

例: 镜头对焦于s=H, 代入上列二式得

= ∞

前景和背景虚化[编辑]

在焦点前的虚化一般叫前景虚化。相应的,在焦点后的叫背景虚化。

範例[编辑]

外部連結[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Merklinger, Harold M. The INs and OUTs of FOCUS: An Alternative Way to Estimate Depth-of-Field and Sharpness in the Photographic Image v. 1.0.3. Bedford, Nova Scotia: Seaboard Printing Limited. 1992. ISBN 0-9695025-0-8. 
  2. ^ Harold Merklingger, The INs and OUTs of FOCUS, p13 Seaboard Printing Limited, Nova Scotia, ISBN 0-9695025-0-8
  3. ^ Harold Merklinger, p14