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珍珠摄影乐园

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详解焦距系数、景深和曝光时间  

2013-04-04 05:56:01|  分类: 摄影技术指导 |  标签: |举报 |字号 订阅

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焦距系数

  使用数码单反的摄友,一定对“焦距系数”这个词不陌生。

  无论什么相机,镜头都是圆的,因此成的像也是圆形。这个圆形的面积大于胶片/感光元件的面积。成像的实际面积由胶片/感光元件的尺寸大小决定。在数码相机/数码单反领域,除了佳能、康泰时、柯达、仙娜等厂商的少数几款全画幅数码单反之外,几乎所有数码相机的感光元件面积都小于35mm底片面积。也就是说,在镜头不变的情况下,数码相机的成像面积一般要小于胶片相机。


详解焦距系数、景深和曝光时间

这种成像面积的区别,就是我们这篇文章的基础

    不管CCD/胶片的面积如何变化,镜头的成像大小总是不变的,镜头本身也无法感知它身后是全画幅还是较小画幅。(顺便说一句,现在越来越多的镜头厂商推出数码单反专用镜头,比如尼康、图丽的DX系列、佳能的EF-S系列、适马的DC系列,以及奥林巴斯的Zuiko Digital镜头等,这些镜头的成像大小一般小于胶片机的镜头,以符合数码单反的CCD尺寸。)也就是说,镜头不可能根据身后感应元件的大小调整成像距离,镜头焦距本身是不变的。改变的仅仅是成像面积的大小。

详解焦距系数、景深和曝光时间

    成像面积的缩小,从表面上看很像是焦距增加的产物。例如,尼康D2x数码单反的CCD面积为16mm×24mm,而标准35毫米胶片的面积为24mm×36mm,是CCD尺寸的1.5倍。因此,如果我们想在一台胶片单反(例如F6)上实现与D2x相同的取景范围,F6使用的镜头焦距必须为D2x的1.5倍。因此,有人把这个1.5称为“焦距转换倍率”、“焦距系数”。而从这个词的来源看,将其称为“裁切系数”更为准确。
景深

  接下来,我们来讨论景深和裁切系数之间的关系。一般说来,焦距的改变会引起景深的变化。由于刚才已经说明,数码单反的“焦距倍率”并不能真正改变镜头的焦距,那么我们能否说,感应器的大小不会对景深造成任何影响呢?

  景深的计算公式相当复杂。这里就不详细推算了。主要由以下三个公式组成:

1. 在超焦距范围内

详解焦距系数、景深和曝光时间

2. 可接受的清晰度的近焦距(即景深近点)

详解焦距系数、景深和曝光时间

3. 可接受的清晰度的远焦距(即景深远点)

详解焦距系数、景深和曝光时间

    其中,名词解释 H 超焦距 F 镜头焦距 s 焦点距离 Dn 可接受的清晰度的近距离 Df 可接受的清晰度的远距离 N f档数(光圈) c 模糊圈

  以上公式来源于Greenleaf, Allen R.等人所著的Photographic Optics。

焦距系数

  使用数码单反的摄友,一定对“焦距系数”这个词不陌生。

  无论什么相机,镜头都是圆的,因此成的像也是圆形。这个圆形的面积大于胶片/感光元件的面积。成像的实际面积由胶片/感光元件的尺寸大小决定。在数码相机/数码单反领域,除了佳能、康泰时、柯达、仙娜等厂商的少数几款全画幅数码单反之外,几乎所有数码相机的感光元件面积都小于35mm底片面积。也就是说,在镜头不变的情况下,数码相机的成像面积一般要小于胶片相机。


详解焦距系数、景深和曝光时间

这种成像面积的区别,就是我们这篇文章的基础

    不管CCD/胶片的面积如何变化,镜头的成像大小总是不变的,镜头本身也无法感知它身后是全画幅还是较小画幅。(顺便说一句,现在越来越多的镜头厂商推出数码单反专用镜头,比如尼康、图丽的DX系列、佳能的EF-S系列、适马的DC系列,以及奥林巴斯的Zuiko Digital镜头等,这些镜头的成像大小一般小于胶片机的镜头,以符合数码单反的CCD尺寸。)也就是说,镜头不可能根据身后感应元件的大小调整成像距离,镜头焦距本身是不变的。改变的仅仅是成像面积的大小。

详解焦距系数、景深和曝光时间

    成像面积的缩小,从表面上看很像是焦距增加的产物。例如,尼康D2x数码单反的CCD面积为16mm×24mm,而标准35毫米胶片的面积为24mm×36mm,是CCD尺寸的1.5倍。因此,如果我们想在一台胶片单反(例如F6)上实现与D2x相同的取景范围,F6使用的镜头焦距必须为D2x的1.5倍。因此,有人把这个1.5称为“焦距转换倍率”、“焦距系数”。而从这个词的来源看,将其称为“裁切系数”更为准确。
景深

  接下来,我们来讨论景深和裁切系数之间的关系。一般说来,焦距的改变会引起景深的变化。由于刚才已经说明,数码单反的“焦距倍率”并不能真正改变镜头的焦距,那么我们能否说,感应器的大小不会对景深造成任何影响呢?

  景深的计算公式相当复杂。这里就不详细推算了。主要由以下三个公式组成:

1. 在超焦距范围内

详解焦距系数、景深和曝光时间

2. 可接受的清晰度的近焦距(即景深近点)

详解焦距系数、景深和曝光时间

3. 可接受的清晰度的远焦距(即景深远点)

详解焦距系数、景深和曝光时间

    其中,名词解释 H 超焦距 F 镜头焦距 s 焦点距离 Dn 可接受的清晰度的近距离 Df 可接受的清晰度的远距离 N f档数(光圈) c 模糊圈

  以上公式来源于Greenleaf, Allen R.等人所著的Photographic Optics。

曝光时间

  成像的锐利度,很大程度取决于机身在拍摄的瞬间是否稳定。对于长焦镜来说,哪怕是极微小的晃动都会被镜头放大到无法接受的程度。而广角镜头的拍摄就相对轻松得多。

  很多摄影师都听过这样一个经验公式,在手持拍摄时,曝光时间应该小于焦距的倒数。比如使用200毫米的镜头,曝光时间就不应大于1/200秒,这样才能得到精确成像的照片。但是你有没有想过,这条来源于胶片时代的公式,在数码时代是否依然适用?如果你使用18毫米焦距的Nikkor镜头,转换倍率1.5,那么,最低曝光时间到底是1/18秒,还是1/24秒?还有,“曝光时间<1/焦距”这个公式的经验性实在太强。为什么正好是倒数,而不是0.864/焦距,也不是1.127/焦距?为什么正好就是1?除了焦距之外,曝光时间肯定还和许多其它参数相关。比如机身和镜头的重量,太轻了肯定发抖,太重了也不一定拿得住。如果使用尼康的VR或是佳能IS,甚至4/3系统的MEGA O.I.S镜头,手持拍摄的效果肯定会更好。甚至,最佳曝光时间肯定和摄影师的上半身肌肉是否强壮有极大的关系。一个强壮如施瓦辛格的摄影师,手臂的稳定度肯定强于不足十岁的孩子。

  事实上,作为一个经验公式,“曝光时间<1/焦距”的意义仅仅在于说明焦距和最佳曝光时间的负相关关系。从三角学的角度讲,由于手抖造成的相机的角运动,将依镜头焦距长度反映为被摄物体的平面运动。同样是手抖一下,对14mm镜头的影响就比200mm镜头小得多。这也就是为什么没有厂家生产带防抖功能的广角镜的原因。

  看到这里,有的朋友可能会认为,在使用相同焦距的镜头时,数码相机的稳定度应该高于胶片相机。如前所述,数码相机的感应元件面积通常小于标准35毫米胶片,模糊圈也小于胶片。同样的抖动范围,在底片上可能难以辨认,如果在CCD/CMOS上,就可能毁灭你整天的劳动成果。

  但是且慢,要拍摄同样的照片,数码相机的镜头焦距不是应该短一些吗?焦距的缩短,同样会增加最小曝光时间值。不妨用前文的例子分析一下。35mm底片的模糊圈为0.03mm,一台系数为1.5的尼康D2x的模糊圈为0.02mm,胶片相机使用300mm镜头,D2x使用200mm镜头。在同一个地点拍摄的话,得到的画面是相同的。此时,两个系数相互抵消。

  因此在曝光时间方面,你只需要关心数码相机“相当于35毫米”的等值焦距。或者干脆图个放心,使用三脚架。当然,如果你对自己的二头肌相当自信,愿意向经典公式发起挑战,那也随便你。

作者:网络综合 [转载]

 

 

 

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