攝影中的彌散圈是什么對拍攝相片有何影響
模糊圓的概念
在一個(理論上的)無像差系統(tǒng)中,影像點(image point)具有最小的維度,但尺寸并不
是無限小的。光的衍射效應(yīng),實際上決定了一個最小光點的實體大小。這個光點直徑稱為
「光暈圓」(Airy-disc),其大小取決於光波長與光圈直徑,形狀則類似具有一圈環(huán)狀分
布的核(core),核中央聚集最多能量的光子,周圍則環(huán)繞著光環(huán)。
光暈圓直徑 = 2.44 λ f/N,其中λ為波長,N 為光圈大小
一般鏡頭因為有像差,因此最小光點無法形成上述的理想成像,而是呈現(xiàn)一種不規(guī)則的形
狀與能量分布。
從物體發(fā)出的平行光束,通過系統(tǒng)后形成一個光錐,錐體的頂端位於影像平面上。
光束穿越影像平面繼續(xù)前行,接著形成另外一個分散而非集聚的光錐。由於影像的點實際
上是一道光束,因此集中與分散的光錐體形成的并不是一個「絕對銳利」的影像平面(參
見下圖)。
穿越影像平面的光束的形狀,很像是沙漏時鐘,它的正式名稱為「焦散面」(caustic su
rface)。這個焦散面的外型變化,與像差校正程度有很大的關(guān)系,因此設(shè)計人員的諸多考
量,也會影響到焦散面的形狀。在一張照片上,其實有兩種不同意義的焦平面。其中一種
我們稱為「光束焦平面」(paraxial focal plane),理論上它是影像成像的最佳位置,
有最大量的光束集中在這一平面上,光束形成了一個很小的高密度核,但是外圍有著大面
積、低反差的光暈。因此光點雖然小,但對比卻很低。
另外一種情況,是光束本身形成了一個直徑最小的光暈圓,稱為「最小模糊圓」(Circle
of Least Confusion)。光束形成的「核」直徑會較大,但是外圍的低反差光暈卻比較小
,整體有較高的反差。
對於一支特定焦距的鏡頭而言,設(shè)計人員會選擇一個最佳解決方案,一般而言,焦平面會
落在上述這兩種極端之間。
至此,模糊圓是一個很簡單的概念:它是光束(或一個焦散面)聚焦在影像平面上時,所
能形成的最小直徑。
要計算模糊圓直徑,只需要利用簡單的幾何學(xué)即可,而且模糊圓必須位於影像平面,也就
是底片上。模糊圓決定了光束所能聚焦形成的焦散面的最小直徑,但這也要看鏡頭的品質(zhì)
而定,一般來說,模糊圓直徑在30微米(microns)到3微米之間(1 micron=百萬分之一
米)?,F(xiàn)代新徠卡鏡頭的模糊圓都在3微米等級,老一代的徠卡鏡頭也擁有20微米的模糊圓
實力。
當(dāng)然,位於焦平面以外的影像點,就是失焦(out of focus)。這些影像點一樣會有相同
結(jié)構(gòu)的焦散面,但是在焦平面上產(chǎn)生的橫斷面,和位於焦平面上的最小模糊圓是截然不同
的。假如這個橫斷面向最小模糊圓位置靠近,這個點會變小,但是外圍會低反差的光暈;
如果橫斷面遠離最小模糊圓,光點會形成一個漫射的光束。這三種型態(tài)對於散景(bokeh)
的發(fā)生有相當(dāng)重要的影響。焦散面的各種型態(tài)如下圖所示:
人眼的辨識力以及對銳利度的感受
一道直徑只有百萬分之三米的光束,被看成是一個「點」,是無庸置疑的。真正的問題在
於:這直徑大到何種程度,人眼會看成一個「圓」而不是一個「點」?這就是人眼辨識力
的界線。辨識力是根據(jù)人的肉眼可以分辨出的視差角而定,這個角度大約是1/3440。在大
約10
在一個(理論上的)無像差系統(tǒng)中,影像點(image point)具有最小的維度,但尺寸并不
是無限小的。光的衍射效應(yīng),實際上決定了一個最小光點的實體大小。這個光點直徑稱為
「光暈圓」(Airy-disc),其大小取決於光波長與光圈直徑,形狀則類似具有一圈環(huán)狀分
布的核(core),核中央聚集最多能量的光子,周圍則環(huán)繞著光環(huán)。
光暈圓直徑 = 2.44 λ f/N,其中λ為波長,N 為光圈大小
一般鏡頭因為有像差,因此最小光點無法形成上述的理想成像,而是呈現(xiàn)一種不規(guī)則的形
狀與能量分布。
從物體發(fā)出的平行光束,通過系統(tǒng)后形成一個光錐,錐體的頂端位於影像平面上。
光束穿越影像平面繼續(xù)前行,接著形成另外一個分散而非集聚的光錐。由於影像的點實際
上是一道光束,因此集中與分散的光錐體形成的并不是一個「絕對銳利」的影像平面(參
見下圖)。
穿越影像平面的光束的形狀,很像是沙漏時鐘,它的正式名稱為「焦散面」(caustic su
rface)。這個焦散面的外型變化,與像差校正程度有很大的關(guān)系,因此設(shè)計人員的諸多考
量,也會影響到焦散面的形狀。在一張照片上,其實有兩種不同意義的焦平面。其中一種
我們稱為「光束焦平面」(paraxial focal plane),理論上它是影像成像的最佳位置,
有最大量的光束集中在這一平面上,光束形成了一個很小的高密度核,但是外圍有著大面
積、低反差的光暈。因此光點雖然小,但對比卻很低。
另外一種情況,是光束本身形成了一個直徑最小的光暈圓,稱為「最小模糊圓」(Circle
of Least Confusion)。光束形成的「核」直徑會較大,但是外圍的低反差光暈卻比較小
,整體有較高的反差。
對於一支特定焦距的鏡頭而言,設(shè)計人員會選擇一個最佳解決方案,一般而言,焦平面會
落在上述這兩種極端之間。
至此,模糊圓是一個很簡單的概念:它是光束(或一個焦散面)聚焦在影像平面上時,所
能形成的最小直徑。
要計算模糊圓直徑,只需要利用簡單的幾何學(xué)即可,而且模糊圓必須位於影像平面,也就
是底片上。模糊圓決定了光束所能聚焦形成的焦散面的最小直徑,但這也要看鏡頭的品質(zhì)
而定,一般來說,模糊圓直徑在30微米(microns)到3微米之間(1 micron=百萬分之一
米)?,F(xiàn)代新徠卡鏡頭的模糊圓都在3微米等級,老一代的徠卡鏡頭也擁有20微米的模糊圓
實力。
當(dāng)然,位於焦平面以外的影像點,就是失焦(out of focus)。這些影像點一樣會有相同
結(jié)構(gòu)的焦散面,但是在焦平面上產(chǎn)生的橫斷面,和位於焦平面上的最小模糊圓是截然不同
的。假如這個橫斷面向最小模糊圓位置靠近,這個點會變小,但是外圍會低反差的光暈;
如果橫斷面遠離最小模糊圓,光點會形成一個漫射的光束。這三種型態(tài)對於散景(bokeh)
的發(fā)生有相當(dāng)重要的影響。焦散面的各種型態(tài)如下圖所示:
人眼的辨識力以及對銳利度的感受
一道直徑只有百萬分之三米的光束,被看成是一個「點」,是無庸置疑的。真正的問題在
於:這直徑大到何種程度,人眼會看成一個「圓」而不是一個「點」?這就是人眼辨識力
的界線。辨識力是根據(jù)人的肉眼可以分辨出的視差角而定,這個角度大約是1/3440。在大
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