景深计算方法②

景深

下面是景深的计算公式。其中:

δ——容许弥散圆直径

F——镜头的拍摄光圈值

f——镜头焦距

L——对焦距离

ΔL1——前景深

ΔL2——后景深

ΔL——景深


景深

前景深ΔL1=f^2L/(f^2 FδL)

后景深ΔL2=f^2L/(f^2-FδL)

景深ΔL=ΔL1 ΔL2=(2f^2FδL^2)/(f^4-F^2δ^2L^2)

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,即光圈值(F)越小,景深越小;光圈越小,即光圈值(F)越大,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。

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

24mmx36mm

150pxx225px

4'x5'

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25~750px。


景深

摄影光学计算器

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:

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=2.8L=5000mm

ΔL1=60mmΔL2=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。

心算法

虚化等级法是定量估算超焦距和浅景深的一种快速心算法。即,使用视场短边标准身高倍数来代替传统的对焦距离,并引入虚化等级,将超焦距与浅景深的心算结合在一起。

理论

虚化程度X=弥散圆直径r/传感元件短边尺寸L×100%虚化等级R与X的对应值如下表:

X

……

1/5.6%

1/4%

1/2%

1%

1.4%

2%

……

R

-0.5

0

1

2

2.5

3

R值的物理含义如下:

R≤k(L300dpi=8寸时,k=-2.5;L300dpi=11寸时,k=-3)

k
2≤R≤4

(经验值)

R>4

(经验值)

锐利

模糊(应避免)

弱虚化

强虚化

注:L300dpi为300dpi下短边可打印尺寸。弥散圆亮度均匀,爱里斑能量集中在中心,爱里斑直径是弥散圆直径2倍时,模糊效果近似等效。

无穷远处的虚化程度X∞=0.5倍对焦距离处的虚化程度X0.5

=弥散圆直径/传感元件短边尺寸×100%

=f/(F×1700N)×100%

其中N的定义见右图。

f=24mm,F=5.6,N=1时,X∞=X0.5=0.25%,对应虚化等级R∞=R0.5=0。记住f24F5.6N1这个基准,可快速估算其余情况。例如f35F2.8N0.5对应R∞=R0.5=2.5;f35F11N0.5对应R∞=R0.5=-0.5。

背景并不是无穷远。当R∞≥2.5时,距对焦面5m以外的背景通常可以达到虚化。

只要保证无穷远处锐利(R∞≤k),背景处就一定锐利,同时,只要保证前景比0.5倍对焦距离远,前景就一定锐利。

实例


举例

如右图,N=5.6(蓝点)、f=17、F=5.6、APS-C。

由于透视,蓝点处柱子长度为红点处的一半,说明蓝点距离

相机的距离为红点的2倍。

对蓝点平面对焦,无穷远处和红点处的虚化等级R相同,R∞=R0.5=-3。

若设置F=4,则R∞=R0.5=-2.5;F=8,则R∞=R0.5=-3.5。

三种光圈设置都可获得大景深,此时,应使用镜头的最佳光圈(取决于镜头的设计和加工误差)。

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