帶你認識瀰散圓,深層次解析光圈、焦距、物距對照片景深的影響

瘋攝     2021年02月28日

如果你有接觸過攝影,或者你是一名攝影愛好者、攝影師,相信你一定聽說過大光圈淺景深,小光圈大景深的說法,同時如果問你說出個所以然來,可能大多數人都無法回答,因為大多數人都是被告知,被幹貨記住的。在學攝影這件事上,"死記硬背"是多數人記住知識點的唯一方法,只要你能記住並且能用到攝影中,這看起來似乎並不影響我們使用這個口訣拍出背景虛化的照片。

帶你認識瀰散圓,深層次解析光圈、焦距、物距對照片景深的影響

但真的是這樣嗎?生硬的背口訣真的是學習攝影不得不做的選擇嗎?答案顯然是否定的。不從根本出發,不理解深層次的原因,只靠背口訣來掌握攝影知識,意味著同一個知識點換一種表達方式你就無法理解,也意味著你可能需要"死記硬背"更多的所謂口訣來構建你的知識體系,但這當然不是最好的選擇。

帶你認識瀰散圓,深層次解析光圈、焦距、物距對照片景深的影響

可能關於攝影的知識很多很多,我也從來沒有停下思考,一直在致力於梳理出更精簡易懂的表述來不斷的縮短你的學習成本,但不管怎樣,從基礎出發永遠都是學習的最佳捷徑。這一次,不妨跟著我一起從根本出發來重新審視"光圈與景深的關係"。

光圈的正確認識

1、什麼是光圈?

當你看到"什麼是光圈?"這個問題的時候,很有可能你會覺得這是一個很簡單的問題。確實,搞懂什麼是光圈是每一個學習攝影的朋友在學攝影的開始都曾面對的第一個難題。但我這裡還需要再次提及關於光圈的認識,以便你更順利的閱讀以下的內容。

光圈是鏡頭內的一個用來控制進入相機的光束粗細的裝置。

仔細觀察你的相機鏡頭,透過鏡片往裡看,你將會看到一個由多個葉片組成的裝置,這個裝置就是光圈。組成光圈的葉片可以自由的收縮,以此達到控制光線通過鏡頭的光束粗細的作用。

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不難理解,光圈孔徑開的越大,通過光圈進入相機的光束橫截面積將會越大,相反,光圈孔徑越小,通過鏡頭進入相機的光束橫截面積將會越細。

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2、光圈係數會反比例控制光圈孔徑的開合大小。

你可能看過這樣的一個公式:光圈係數=1/光圈孔徑。或者類似於下面的這張示意圖:

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不管是公式還是示意圖,都不難推出光圈係數越大,光圈孔徑反而越小,光圈係數越小,光圈孔徑反而越大的結論。在這裡,你需要明確光圈的根本作用是控制光進入相機的光束橫截面的直徑大小,以便你對後文的順利閱讀。

景深與照片背景虛化效果的關係

很多攝影師會直接把景深與照片成像背景虛化效果混為一談,如果你嘗試問一些攝影愛好者"什麼是景深?"你將得到兩種完全不一樣的答案,有的人會從照片效果出發,告訴你,照片中從最清晰的地方到開始變模糊的範圍叫景深。有的朋友則是從拍攝實際場景出發,告訴你,拍攝現場從焦點所在的物體到周圍開始模糊的物體之間的這個空間範圍叫做景深。

從攝影的角度出發,其實這兩種回答都能給你帶來一些有用的信息,但要深究起來,景深和背景虛化其實是兩回事,景深是空間範圍、空間深度的測量,而背景虛化是因為焦深而形成的一種成像效果。

1、什麼是景深?

回憶一下你拍攝一張照片的過程,在按下快門之前你肯定會先在取景框上移動焦點框對準拍主體的某一個畫面作為照片的焦點位置,理論上這個焦點將會是最終成像照片中最清晰的位置,四周的物體將會隨著其與焦點的距離增大而在照片中的成像越來越模糊。但因為照片的尺寸和人眼對畫面清晰度的辨認極限,當我們辨認畫面中的物體從清晰到模糊的過程中,有一個臨界點,在這個臨界點前,我們會判斷畫面是清晰的,一旦超過這個臨界點,畫面將開始被判定為模糊,從這個臨界點到焦點的空間距離就是景深。

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2、景深深淺將直接影響照片的背景虛化效果

景深的範圍將在照片成像時決定成像焦深的大小,從而決定最終照片視覺效果上的"背景的虛化程度"。照片焦深越淺,背景虛化效果將越強烈,我們就會反推判斷這張照片拍攝時的景深更淺,稱之為"淺景深、小景深"照片;相反,照片焦深越深,背景虛化效果弱,我們就會判斷這張照片拍攝時的景深更深,稱之為"深景深、大景深"照片。

但問題是怎麼控制照片拍攝過程中的景深深淺以達到控制照片虛化程度的目的?

如何控制景深範圍?

光圈越大,景深越小,照片背景越模糊;光圈越小,景深越大,照片背景越清晰。

拍攝距離越近,景深越小,照片背景越模糊;拍攝距離越遠,景深越大,照片背景越清晰。

焦距越大,景深越小,背景越模糊;焦距越小,景深越大,背景越清晰。

背景距離主體越遠,照片虛化效果越好。

……

口訣好是好,多了卻容易產生思維混亂。而我今天就是想和你一起深入探討這些口訣,告訴你這些口訣的深層原因,以便你在學習攝影的過程中舉一反三。正如你所知道的知識點,其實在攝影的整個過程中,影響照片景深大小的並不是只有光圈,鏡頭焦距、拍攝距離、背景的遠近都會影響到景深大小,而這些因素之所以會影響到一張照片的景深,其實都是因為一個知識點:瀰散圓。

理解瀰散圓是認識景深的根本

1、什麼是瀰散圓?

可能大多數人是第一次聽到瀰散圓這個說法,這很正常,因為這其實超出了包括我在內,大多數人能在學校學習到知識範圍,我當時在研究瀰散圓的時候,有位物理學研究生導師告訴過我這其實是研究生才會接觸到的內容。但畢竟我們不是為了學術討論,單純為了更好的理解攝影景深,你並不需要深入去瞭解瀰散圓,只需要對它有個簡單的瞭解,就能幫你更好的理解照片景深。

焦點不是點,焦點就是瀰散圓。

初中物理學上,學習光學成像原理時,你可能還記得課本上說光線穿過鏡頭時會交匯在焦點處,形成清晰的點,這個點在成像時也會是最清晰的點。但這其實這是理想狀態下成像結果,實際上在相機的拍攝過程中,鏡頭並不能完美的將物體成像的光束聚於一點,只能聚攏在一個極小的圓形範圍內,也就是說這個時候所謂焦點並不是嚴格意義上的點,而是一個邊緣模糊並且可以測算其直徑的圓,這個圓就是瀰散圓。

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當然,真實中焦點並不會像我上圖中畫的示意圖這麼大,實際上一個點的直徑理論上來說是無限趨近於零的。同樣實際上的焦點成像的瀰散圓的瀰散直徑也不會像示意圖上這麼誇張,按照人眼的辨認能力,我們是看不出來焦點瀰散圓的大小的。

而從一個點到一張照片,其實我們看到的照片就是三維空間內一個個點成像形成的一個個對應的瀰散圓組成的畫面,焦點所在的點成像形成的瀰散圓直徑最窄,肉眼看不出瀰散模糊,焦點周圍空間的點隨著其與焦點的距離越來越遠,最終在照片上留下的瀰散圓直徑也越來越大。

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設想,如果我們從一張照片的焦點開始,一步一步判斷從哪一個位置開始,畫面開始變得模糊,你不能想像那些距離焦點比較近的點形成的瀰散圓將會因為人眼的辨認極限而無法察覺,但總有一個點開始,這個點形成的瀰散圓直徑到達一定的大小後(比如說1//4mm)會被肉眼辨認出模糊,往後的所有點形成的瀰散圓都能被肉眼分辨出瀰散模糊。這個臨界的瀰散圓,我們稱之為"容許瀰散圓"。

2、對容許瀰散圓的正確認識

瀰散圓是光學成像客觀存在的事實,容許瀰散圓也是畫面中的一個瀰散圓,容許瀰散圓的指定是由你的眼睛識別能力決定的。但真的要判斷結果一張照片中,到底哪一個是容許瀰散圓,這時候放在你面前的照片展示尺寸不同,你與照片的觀察距離不同都會導致不同的判斷結果。

以下三種對照片清晰度判斷的體驗,你一定不會感到陌生:

手機拍攝的照片放到電腦後,把照片放大後發現照片變模糊。

把一張模糊的照片縮小查看覺得這張照片又變清晰了。

一張原本並不清晰的照片,站在遠處看卻很容易被判斷為清晰(距離較遠的LED廣告屏)。

而這些,其實都是因為改變了你對一張照片的容許瀰散圓判斷標準而導致的結果。照片放大意味著照片中的每一個瀰散圓也跟著放大,原本被你納入清晰範圍內的部分瀰散圓放大後將被你識別出模糊,相反照片縮小,瀰散圓也同等縮小,原本被你劃為不清晰的瀰散圓縮小後也將進入你的清晰判斷範圍內,站在遠處看廣告屏其實也就相當於縮小了一張照片的觀察尺寸。

3、容許瀰散圓與景深的關係

容許瀰散圓與焦點的距離決定了一張照片的虛化效果,影響了一張照片的景深深淺。

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當三維空間中的一個個點光學成像在相機底片集結成照片時,焦點位置的點在照片上形成的瀰散圓最清晰,焦點往前、往後的點在照片上形成的瀰散圓直徑逐漸變大,但此時這些點形成的瀰散圓還無法被人眼判斷為模糊,直到再往後的點形成的瀰散圓與"容許瀰散圓"的直徑相同然後超過"容許瀰散圓"的直徑,被判斷為模糊。

此時在對應的空間範圍內,拍攝主體成像落在照片焦點上,主體前後的空間各有一個點成像成照片中的前後"容許瀰散圓",這兩個點之間的空間範圍就是景深,照片前後容許瀰散圓與焦點的距離發生改變,照片的景深深淺也會跟著同比例改變。

光圈、焦距、物距對景深影響的正確理解

1、光圈越大,景深越小的正確理解。

首先我們必須明確當我們討論光圈對一張照片的景深影響時,我們討論的是拍攝同一個視野範圍、同樣的畫面大小的照片時,光圈的大小對照片景深的影響。通過前面對容許瀰散圓的理解,我們也已經知道當我們觀察一張畫面內容一樣,尺寸一樣的照片時,只要我們不改變觀察距離,這個時候我們分辨這張照片中的容許瀰散圓直徑也將不變。

而光圈正是通過控制光線進入相機時彙集形成的夾角,來改變容許瀰散圓與焦點的距離從而實現控制照片景深的作用的。如圖:小光圈將會使得光線彙集的夾角更小,容許瀰散圓與焦點的距離更遠,景深更深;大光圈讓光線彙集夾角更大,容許瀰散圓距離焦點更近,景深更淺。

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2、焦距越長,景深越淺的正確理解

焦距不同,改變的其實是一張照片中物體的成像大小,相當於放大了照片中的某一個畫面,畫面被放大後我們對照片中容許瀰散圓的位置識別也將會跟著改變,相當於原本組成一張照片的所有瀰散圓都被放大了,這個時候復合人眼判斷極限的瀰散圓位置將會距離焦點更近,景深也將變得更淺。

帶你認識瀰散圓,深層次解析光圈、焦距、物距對照片景深的影響
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3、拍攝距離越近,景深越淺的正確理解

拍攝距離的拉近同樣結果將會和焦距變化一樣,改變了最終物體成像大小,也相當於放大了照片的瀰散圓,容許瀰散圓的位置將會被判斷到距離焦點更近,景深更淺。

結語

這篇文章其實在很久之前就在籌劃了,一直沒好好把它整理出來,原因是涉及到很多專業術語並不好理解,為了更好的讓大家理解其中的一些概念,我也反覆梳理了很多次,最終成功的呈現出來,相信已經能給你一些有用的信息,解答你的一些疑問。不過關於攝影中涉及到的光學、物理學知識其實還有很多,我這裡為大家介紹的也只是冰山一角,如果你想更深入的認識攝影,歡迎和我一起交流。

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