景深是指某個距離范圍內的物體都能比較清晰地呈現(xiàn)在照片中。相機類型、光圈和對焦距離都會影響景深,但照片的沖印尺寸和觀看距離也會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方面了解攝影,而且提供了一個景深計算器,通過它可以顯示不同的相機設置如何影響景深。
圖字:
Depth of Field:景深
景深不會讓拍攝對象從清晰突然變?yōu)椴磺逦?,而是有個逐漸過渡的過程。事實上,從對焦距離前方和后方開始的所有物體都會逐漸變得不清晰,不會因我們的眼睛沒有感覺到或者相機的分辨率導致無法顯示出來而改變。
模糊圈
圖字:
Closest&Furthest Distance of Acceptable Sharpness:清晰度可接受的最近和最遠距離
Incident Light Rays:入射光
Focal Plane:焦平面
Depth of Field:景深
Camera Lens:相機鏡頭
Circle of Confusion:模糊圈
Film Plane or Digital Sensor:膠片平面或數(shù)碼傳感器
因為沒有非常明確的過渡點,所以采用更加嚴格的術語“模糊圈”(circle of confusion)來定義一個點要模糊到什么程度才能被認為是不清晰了。我們的眼睛能夠感覺到模糊圈時,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;實際上模糊圈只是傳感器很小的一部分。
圖字:
Focal Point:焦點
Depth of Field:景深
Circle of Confusion:模糊圈
模糊圈什么時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:將照片放大至標準 8x10 英寸大小而且從大約 1 英尺(30 厘米)的標準查看距離查看時注意不到模糊。
在這個查看距離和沖印尺寸下,相機制造商假設小于 0.01 英寸(放大之后)模糊圈是可以忽略的。因此,相機制造商在提供鏡頭景深標志時采用 0.01 英寸作為標準(如下所示,50mm 鏡頭,f/22)。在現(xiàn)實中,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還小才能實現(xiàn)可接受的清晰度。
每種沖印尺寸和查看距離組合也會有不同的最大模糊圈。在前面的模糊點例子中,對于分布在焦點兩側的兩個點,模糊圈實際上小于屏幕的分辨率,因此這些點被認為位于景深范圍內。此外,模糊圈大于數(shù)碼相機的像素大小時,可以根據景深來確定模糊圈。
注意,景深僅為模糊圈設置了最大值,沒有描述焦點之外的各區(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,因為這取決于鏡頭光圈的形狀。在現(xiàn)實中,模糊圈通常不是一個圓圈,只是模糊圈非常小時才接近于圓形。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,但是對相機傳感器而言,光圈和對焦距離才是決定模糊圈大小的兩個主要因素。光圈越大(f 值越小)、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置發(fā)生了變化:
f/8.0
f/5.6
f/2.8
注意:使用 200mm 鏡頭拍攝的照片(在 35 mm 相機上相當于 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。長焦鏡頭看起來會形成非常淺的景深,這主要是因為無法接近拍攝對象時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讓拍攝對象在照片中占據相同的面積(放大倍率不變),那么整體的景深幾乎與焦距保持一致!當然,使用廣角鏡頭時則要求拍攝者更靠近拍攝對象,使用長焦鏡頭時則需要遠離拍攝對象,如下表所示:
焦距(mm) | 對焦距離(m) | 景深(m) |
10 | 0.5 | 0.482 |
20 | 1.0 | 0.421 |
50 | 2.5 | 0.406 |
100 | 5.0 | 0.404 |
200 | 10 | 0.404 |
400 | 20 | 0.404 |
注意:景深計算時相機的設置為 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。這是一個真實的影響因素,但與光圈和對焦距離相比可以忽略不計。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 |
10 | 70.2 % | 29.8 % |
20 | 60.1 % | 39.9 % |
50 | 54.0 % | 46.0 % |
100 | 52.0 % | 48.0 % |
200 | 51.0 % | 49.0 % |
400 | 50.5 % | 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)的風景照中非常重要。
焦距越長,景深可能會看起來越淺,因為相對于前景而言,它放大了背景(由于視角更窄)。這可能會讓失焦(out of focus)的背景變得更為失焦,因為其模糊效果被放大了。不過這是另一個完全不同的概念,因為景深僅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。
與卡片機相比,SLR 相機的景深也看起來更淺,因為 SLR 相機需要更長的焦距才能獲得同樣的視野(查看關于數(shù)碼相機傳感器尺寸的教程,了解與該主題相關的更多內容)。
*技術說明:我們將景深描述為幾乎是保持不變的,因為在極少數(shù)情況下景深是變化的。對于導致高放大倍數(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)的景深計算會因為另一個因素而變得不準確:透光系數(shù)(pupil magnification)。這會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。在另一個不常見的情況中,即接近超焦距時,會出現(xiàn)景深增加,因為廣角鏡頭擁有更大的后景深,因此在無限遠處也能輕松地獲得清晰的內容。
計算景深
要想計算景深,首先要決定可接受的最大模糊圈合理值??梢愿鶕鄼C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置參數(shù)可不容易。試用景深計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
與模糊圈相關的另一個概念是焦深(depth of focus)(也稱為焦點展開[focus spread])。它與景深不同,因為它描述的是多大范圍的光線可在相機傳感器上清晰對焦,而不是拍攝對象:
圖字:
point light source:點光源
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:相機傳感器
上圖說明了焦深和相機光圈的關系。陰影區(qū)邊緣的紫色線條表示光線能夠進入光圈的極端角度。紫色陰影區(qū)內部表示所有其他可能的角度。
這里的關鍵概念是:某個物體清晰對焦時,從該點發(fā)出的光線匯集在相機傳感器上的一個點。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,失焦情況就嚴重。
其他說明
為什么不使用最小光圈(最大的 f 值)來實現(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,衍射會迅速成為更重要的限制因素。盡管小光圈能夠實現(xiàn)非常深的景深,但同時也極大地影響照片的分辨率,這就是為什么“針孔相機”的分辨率如此之低。
對于微距攝影(高放大倍數(shù)),景深實際上受到另一個因素的影響:透光系數(shù)。對內部對稱的鏡頭而言,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)分別會大于 1 或小于 1。透光系數(shù)小于 1 會讓景深變得更深(比正常計算的結果要深),而透光系數(shù)等于 1 時計算結果不會發(fā)生變化。但問題是鏡頭制造商通常不會提供透光系數(shù),因此攝影者只能通過觀察大致估算該值。