景深的计算及弥散圆、光圈的概念 |
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景深的计算及弥散圆、光圈的概念
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弥散圆 弥散圆（ circle of confusion）：物点成像时，由于 像差，其成像光束不能会聚于一点，在像平面上形成一个扩散的圆形投影，成为弥散圆。当使点光源经过镜头在像平面成像，如果此时保持镜头与相平面距离不变，沿光轴方向前后移动点光源，则像平面上成的像就会成为有一定直径的圆形，就叫弥散圆。 它也被又译为 弥散圈、 弥散环、 散光圈、 模糊圈、 散射圆盘。 弥散圆大小取决于镜头孔径（ 光圈）和点光源偏离程度（ 物距），而对其判断往往与相关的图像形式密不可分，观测条件，视力状况都对其有影响，清晰与否是最大弥散圆的主要判断依据。在现实当中，观赏拍摄的影像一般是以投影、电视电脑屏幕或者放大成照片等形式来观看的。也就是说人眼所感受到的影像与放大率、投影距离及观看距离有很大的关系。若这个圆形像的直径足够小，成像会足够清晰，如果圆形再大些，相片会显得模糊，在这个临界点所成的像被称作容许弥散圆。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像产生的模糊是不能辨认的，这个不能辨认的弥散圆就成为 容许弥散圆（ permissible circle of confusion）。如果此圆形足够小，肉眼依然可被视为点的合焦成像。这个可以被接受的最大直径被称为 容许弥散圆直径。 在摄影中，通过弥散圆判断图像是否锐利进而判断景深的深浅。 由于真实的镜头并不能完美的将所有光线汇聚起来，所以，即使光线通过在最完美的焦点，所成的像依旧是不能称作点。而这个镜头所能形成的最小的像，我们称其为 最小弥散圆( circle of least confusion) 。 通常情况下，肉眼分辨率为二千分之一至五千分之一。人眼在明视距离（眼睛正前方30厘米）能够分辨的最小的物体大约为0.125mm。所以，弥散圆放大在7寸照片（这是个常用尺寸）也只能是0.125mm以内，也就是图像对角线长度的1/1730左右。 这个1/1730左右的容许弥散圆大小对于任何大小的底片或者CCD都适用，因为它们放大出来的7寸照片，都可以将弥散圆控制在0.125mm。所以蔡斯公司制定的标准就是弥散圆直径=1/1730底片对角线长度。 光圈 光圈F值=1/f=镜头光圈的直径/镜头的焦距 从以上的公式可知要达到相同的光圈F值，长焦距镜头的口径要比短焦距镜头的口径大。 完整的光圈值系列如下：
光圈
1/1.0，1/1.4，1/2.0，1/2.8，1/4.0，1/5.6，1/8.0，1/11，1/16，1/22，1/32，1/44，1/64
光圈的档位设计是相邻的两档的数值相差1.4倍（2的平方根1.414的近似值）相邻的两档之间，透光孔直径相差根号2倍，透光孔的面积相差一倍， 底片上形成的影像的亮度相差一倍，维持相同曝光量所需要的时间相差一倍。
这里值得一提的是光圈 f 值越小，通光孔径越大（如右图所示），在同一单位时间内的进光量便越多，而且上一级的进光量刚好是下一级的两倍。例如光圈从F8调整到F5.6 ，进光量便多一倍，我们也说光圈开大了一级。F5.6的通光量是F8的两倍。同理，F2是F8光通量的16倍，从F8调整到F2，光圈开大了四级。对于消费型数码相机而言，光圈 F值常常介于 F2.8 - F11。此外许多数码相机在调整光圈时，可以做 1/3 级的调整。
光圈的作用在于决定镜头的进光量，F后面的数值越小，光圈越大，而进光量也就越多；反之，则越小。简单的说，在快门速度（曝光速度）不变的情况下，光圈F数值越小光圈就越大，进光量越多，画面比较亮；光圈F数值越大光圈就越小，画面比较暗。
光圈及快门优先
高端数码相机除了提供全自动（Auto）模式，通常还会有光圈优先（Aperture Priority）、快门优先（Shutter Priority）两种选项，让你在某些场合可以先决定某光圈值或某快门值，然后分别搭配适合的快门或光圈，以呈现画面不同的景深（锐利度）或效果。
光圈优先模式
由我们先自行决定光圈f值后，相机测光系统依当时光线的情形，自动选择适当的快门速度（可为精确无段式的快门速度）以配合。设有曝光模式转盘的数码相机，通常都会在转盘上刻上“ A ”代表光圈先决模式。光圈优先决模式适合于重视景深效果的摄影。
由于数码相机的焦距比传统相机的焦距短很多，使镜头的口径开度小，故很难产生较窄的景深。有部份数码相机会有一特别的人像曝光模式，利用内置程序与大光圈令前景及后景模糊。
光圈大小
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光圈的作用在于决定镜头的进光量。在快门不变的情况下：
F后面的数值越小，光圈越大，进光量越多，画面比较亮，焦平面越窄主体背景虚化越大；
F值越大，光圈越小，进光量越少，画面比较暗，焦平面越宽，主体前后越清晰。
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