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摄像头景深概念与计算

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发表于 2018-12-17 23:06:54 | 显示全部楼层 |阅读模式
先介绍几个概念:
1、焦点(focus)
与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,再以锥状的扩散开来,这个聚集所有光线的一点,就叫做焦点。
                                       1.gif
/ c7 [! G" v# k3 L. V! ]3 i, b
2、弥散圆(circle of confusion)
在焦点前后,光线开始聚集和扩散,点的影象变成模糊的,形成一个扩大的圆,这个圆就叫做弥散圆。
在现实当中,观赏拍摄的影象是以某种方式(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象与放大倍率、投影距离及观看距离有很大的关系,如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力,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)。
景深2.png
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
6cm x 9cm
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25~30cm。
3、景深(depth of field)
在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散圆之间的距离就叫景深,即:在被摄主体(对焦点)前后,其影像仍然有一段清晰范围的,就是景深。换言之,被摄体的前后纵深,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。
景深3.png
景深随镜头的焦距、光圈值、拍摄距离而变化。对于固定焦距和拍摄距离,使用光圈越小,景深越大。
景深4.png 5 C* Z' g  w6 T# O

2 b9 \# E5 p" c$ _
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景深,从焦点到远方容许弥散圆的距离叫后景深。
4、景深的计算
下面是景深的计算公式。其中:
δ
——
容许弥散圆直径
f
——
镜头焦距
F
——
镜头的拍摄光圈值
L
——
对焦距离
ΔL1
——
前景深
ΔL2
——
后景深
ΔL
——
景深
8 R% T) R  y9 V) }5 Y
FδL2
$ A. J7 A; J3 I% B
前景深 ΔL1=
——————
                                              (1)
1 C& M' e+ d/ r: Q2 V0 o
f2 + FδL
- c; x- |4 Z8 H+ Y

( B; S. u  a& U& o( j9 \$ ~
FδL2
1 `9 i4 d$ ]9 J9 ?3 O6 F
后景深 ΔL2=
——————
                                              (2)

& _  o2 }1 U# ?4 z: L- K' |8 F
f2 - FδL
: e6 S+ A# P9 [# i
0 c: {% s' C) \: D- e: D
, ]! L; |; Q7 l; e
2f2FδL2
  景深 ΔL =  
ΔL2 + ΔL2  =
——————

2 I9 I0 X9 G: u/ p. z
1 X' C, `3 J4 a- a
f4 - F2δ2L2
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,景深越小;光圈越小,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。
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。
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) j) O' K8 f( [( N2 C1 y6 n景深的实际拍摄照片
& n( h! W  L% [+ s0 R  Q
1.jpg
2.jpg
3.jpg
4.jpg

  C! B6 H( C: ~, _  t
发表于 2020-2-29 12:33:14 | 显示全部楼层
问一个问题,对于定焦的CCM和变焦的CCM,这个算法是一样的么?那是不是变焦的CCM可以随时调整景深? 

点评

景深的距离还是没有变化,只是远近的焦距变了  详情 回复 发表于 2020-3-4 18:42
 楼主| 发表于 2020-3-4 18:42:48 | 显示全部楼层
LeoZ 发表于 2020-2-29 12:33
# n  p" P; v7 s- p问一个问题,对于定焦的CCM和变焦的CCM,这个算法是一样的么?那是不是变焦的CCM可以随时调整景深? 

: \; u( Q' m. }( W景深的距离还是没有变化,只是远近的焦距变了
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