先介紹幾個(gè)概念:
1、焦點(diǎn)(focus)
與光軸平行的光線射入凸透鏡時(shí),理想的鏡頭應(yīng)該是所有的光線聚集在一點(diǎn)后,再以錐狀的擴(kuò)散開(kāi)來(lái),這個(gè)聚集所有光線的一點(diǎn),就叫做焦點(diǎn)。
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2、彌散圓(circle of confusion)
在焦點(diǎn)前后,光線開(kāi)始聚集和擴(kuò)散,點(diǎn)的影象變成模糊的,形成一個(gè)擴(kuò)大的圓,這個(gè)圓就叫做彌散圓。
在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中,觀賞拍攝的影象是以某種方式(比如投影、放大成照片等等)來(lái)觀察的,人的肉眼所感受到的影象與放大倍率、投影距離及觀看距離有很大的關(guān)系,如果彌散圓的直徑小于人眼的鑒別能力,在一定范圍內(nèi)實(shí)際影象產(chǎn)生的模糊是不能辨認(rèn)的。這個(gè)不能辨認(rèn)的彌散圓就稱為容許彌散圓(permissible circle of confusion)。
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不同的廠家、不同的膠片面積都有不同的容許彌散圓直徑的數(shù)值定義。一般常用的是:
畫(huà)幅 |
24mm x 36mm |
6cm x 9cm |
4" x 5" |
彌散圓直徑 |
0.035mm |
0.0817mm |
0.146mm |
35mm照相鏡頭的容許彌散圓,大約是底片對(duì)角線長(zhǎng)度的1/1000~1/1500左右。前提是畫(huà)面放大為5x7英寸的照片,觀察距離為25~30cm。
3、景深(depth of field)
在焦點(diǎn)前后各有一個(gè)容許彌散圓,這兩個(gè)彌散圓之間的距離就叫景深,即:在被攝主體(對(duì)焦點(diǎn))前后,其影像仍然有一段清晰范圍的,就是景深。換言之,被攝體的前后縱深,呈現(xiàn)在底片面的影象模糊度,都在容許彌散圓的限定范圍內(nèi)。
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景深隨鏡頭的焦距、光圈值、拍攝距離而變化。對(duì)于固定焦距和拍攝距離,使用光圈越小,景深越大。
示意圖1 |
示意圖2 |
以持照相機(jī)拍攝者為基準(zhǔn),從焦點(diǎn)到近處容許彌散圓的的距離叫前景深,從焦點(diǎn)到遠(yuǎn)方容許彌散圓的距離叫后景深。
4、景深的計(jì)算
下面是景深的計(jì)算公式。其中:
δ |
―― |
容許彌散圓直徑 |
f |
―― |
鏡頭焦距 |
F |
―― |
鏡頭的拍攝光圈值 |
L |
―― |
對(duì)焦距離 |
ΔL1 |
―― |
前景深 |
ΔL2 |
―― |
后景深 |
ΔL |
―― |
景深 |
|
|||||||||
|
|||||||||
|
從公式(1)和(2)可以看出,后景深 > 前景深。
由景深計(jì)算公式可以看出,景深與鏡頭使用光圈、鏡頭焦距、拍攝距離以及對(duì)像質(zhì)的要求(表現(xiàn)為對(duì)容許彌散圓的大小)有關(guān)。這些主要因素對(duì)景深的影響如下(假定其他的條件都不改變):
(1)、鏡頭光圈:
光圈越大,景深越??;光圈越小,景深越大;
(2)、鏡頭焦距
鏡頭焦距越長(zhǎng),景深越小;焦距越短,景深越大;
(3)、拍攝距離
距離越遠(yuǎn),景深越大;距離越近,景深越小。
5、一些計(jì)算實(shí)例
網(wǎng)上有些在線計(jì)算器,有興趣的網(wǎng)友可以參考:
攝影光學(xué)計(jì)算器
Windows版本的可下載的計(jì)數(shù)器在
f/Calc
(1)、200/2.8對(duì)焦在5m時(shí),f/2.8的景深:
δ |
= |
0.035mm |
f |
= |
200mm |
F |
= |
2.8 |
L |
= |
5000mm |
ΔL1 |
= |
60mm |
ΔL2 |
= |
62mm |
ΔL |
= |
122mm |
結(jié)論 |
: |
該鏡頭在用f/2.8拍攝時(shí),清晰范圍是從4.94m~5.062m,景深很淺。 |
(2)、200/2.8+2X=400/5.6對(duì)焦在5m時(shí),f/5.6的景深:
δ |
= |
0.035mm |
f |
= |
400mm |
F |
= |
5.6 |
L |
= |
5000mm |
ΔL1 |
= |
30mm |
ΔL2 |
= |
31mm |
ΔL |
= |
61mm |
結(jié)論 |
: |
該鏡頭在配合2X增距鏡后,主鏡頭用f/2.8拍攝時(shí),景深是(1)的一半。 |
景深的實(shí)際拍攝照片
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原文標(biāo)題:【光電智造】光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí):焦點(diǎn)、彌散圓、景深:概念與計(jì)算
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