Camera基础知识系列(5)—

Camera基础知识系列(5)——景深

一. 前言

二. 景深

2.1 弥散圆

2.2 容许弥散圆

2.2 景深(DoF)

三. 如何控制景深

1. 光圈因素

2. 容许弥散圆因素

四. 总结

一. 前言

在摄影中，我们有时会有模糊背景、突出主体的需求，即背景虚化。如下图所示，左边是没有做背景虚化的，右边是有做背景虚化的。要达到这种背景虚化的效果，这其中运用最多的原理是控制“景深”

二. 景深

在讲解景深之前，需要先了解一个叫做弥散圆的概念，它是了解景深的一个重要环节。

2.1 弥散圆

点光源经过镜头后在对焦平面上成的像是一个点，如果保持镜头与感光元件的距离不变，沿光轴方向前后移动点光源，像平面上成的像就会成为有一定直径的圆形（如下图所示），这个圆就叫弥散圆，也叫模糊圏。

2.2 容许弥散圆

人眼的鉴别能力是有限的，如果模糊圈的直径小于人眼的最小辨识尺寸，即使这个范围的影像实际上是模糊的，人的肉眼也是无法辨别出来这种模糊，会认为它仍然是清晰的；如上图中的第一张图和第三张图，这两个平面上的点，成的像虽然没有落在对焦平面上，但是如果它们小到人眼无法鉴别，看起来就和对上焦的东西一样清晰，那这个模糊圆可以被视为点的成像。如果这个弥散圆再大，人眼就会看到模糊的情况，这个临界的弥散圆，就叫容许弥散圆。

2.2 景深(DoF)

有了对弥散圆和容许弥散圆的认知后，接下来就可以认识景深了。如下图所示，A和C这两个平面上的点，成的像虽然没有落在对焦平面上，但是它们的模糊圈还是在容许弥散圆范围内的，所以最后成的像人眼看起来仍然还是清晰的。图中左边能够让物体清晰成像的距离范围就称为景深(DOF: Depth of Filed)。所以景深，简单来说就是指光学中可以清楚成像的距离范围，只要被拍摄的物体处于这个景深范围，拍出来的照片就是清晰的。

三. 如何控制景深

知道了景深的概念后，那景深受什么因素控制呢？景深大小是有计算公式的，那我们根据景深的计算公式，就可以看出景深受哪些因素影响了，当然这个公式是如何推导出来的，这里就不深追了，比如可以参考这一篇文章：镜头景深计算公式的推导_景深公式推导-CSDN博客。

景深大小的计算公式如下：

δ——容许弥散圆直径
N——镜头的拍摄光圈值
f——镜头焦距
L——对焦距离

前景= $\frac{N\delta{L^2}}{f^{2}+N\delta L}$

后景= $\frac{N\delta{L^2}}{f^{2}-N\delta L}$

景深=后景-前景= $\frac{2f^2N\delta{L^2}}{f^{4}-N^{2}\delta^{2} L^{2}}$

所以由景深的计算公式可以看出：景深受光圈、焦距、对焦距离、容许弥散圆直径这些因素的影响。从这个公式可以得出如下结论：

光圈越大景深越小，光圈越小景深越大
镜头焦距越长景深越小、焦距越短景深越大，所以长焦镜头的景深比较小
主体越近，景深越小，主体越远，景深越大
容许弥散圆越大，景深就越大；容许弥散圆越小，景深就越小，

除了从计算公式上来理解这些因素对景深的影响外，我们也可以从另外一个角度来理解它们是如何影响景深的，这里重点说一下光圈大小是如何影响景深。

1. 光圈因素

在光圈那一章节，有提过光圈不仅仅会影响镜头的进光量，还会影响景深，那光圈是如何影响景深的呢？接下来我们通过一张图来理解一下。

如下图所示，点P在光屏上成像是一个模糊圈，黑色虚线是光圈开孔最大时候的入射光线，绿色实线是光圈开孔变小后的入射光线。通过光路图可以看到：黑色虚线所呈现出来的模糊圈直径要大于绿色实线所呈现的模糊圈直径，所以会更加模糊一些。因此光圈变小改变了光线的最大入射角度，减小了弥散圆的直径，景深也会变大，这就是光圈会影响景深的原理。所以想要拍出有景深的照片，技巧之一就是把光圈调大。