大光圈背景虚化

照相机的镜头相当于一个凸透镜,它可以将物体的像投射到相机的感光元件上,从而拍到了物体。

了解了背景虚化的原理之后,就可以用软件算法在手机上模拟单反的大光圈效果了。

下面介绍一下几个与成像和景深有关的几个概念。

一、 焦点

某个发光点的光束经过凸透镜后,光束逐渐汇聚到一个点,此点即为焦点。随着光线的继续前进,光束又发散开来。(图片来自网络)

凸透镜能够将发散的光束聚焦到一点(焦点)上,此点到透镜中心的距离,称为焦距。由不同距离射入的发散光束,由于光束的发散角不同,经过凸透镜折射后其聚焦的位置也不同——距离越远,焦距越小;距离越近,焦距越大。

二、 弥散圆

如果像平面(投影面)恰好位于焦点上,则发光点在平面上的像为一清晰的点。如果像平面不在焦点位置,不管其靠前或靠后,光点在平面上的成像不是一个点,而是一个圆,就叫做弥散圆。


如果此圆形足够小,肉眼依然可被视为点的成像。这个可以被接受的最大直径被称为容许弥散圆直径δ (Permissible circle of confusion)。
观赏拍摄的影象是以某种方式来观察的,人的肉眼所感受到的影象与观看距离有很大的关系,如果弥散圆的直径小于人眼的鉴别能力,人眼将感觉是清晰的。这时的弥散圆的大小就称为容许弥散圆。

三、 景深

在对焦时,通过镜头将在焦平面上清晰成像,而对焦点的前景和后景也在焦平面成像,只要它们成像的弥散圆等于或小于容许弥散圆直径,我们将认为是清晰的,这样影像就有一个的清晰的区间,这就是景深。

从以上可知道,在焦点前后各有一个容许弥散圆,这两个弥散圆之间的距离我们称呼它叫焦深,它和景深是相对应的。所谓景深即:在被摄主体(对焦点)前后,其影像具有的一段清晰范围,这范围内的景物在焦平面上成像,都在容许弥散圆的限定范围内。
以拍摄者为基准,从对焦点到近点的清晰范围叫前景深,从对焦点到远点的清晰范围叫后景深。

3.1 景深的计算


从公式中可以看出,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。这些因素对景深的影响如下:
(1)镜头光圈:光圈越大,景深越小;光圈越小,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。

四、影响背景虚化的几个因素

4.1 虚化与光圈的关系

在保持焦距不变的前提下,增大光圈实际就是加大光圈的通光孔径。随着光圈孔径的增加,背景光点弥散圆的直径成比例地增加,虚化程度加强。


4.2 虚化与焦距的关系

改变凸透镜的凸度,就可以改变成像的焦距。焦距越大,则不同发散角的光束折射后形成的焦点间的距离就越大,远点在像平面上所成的弥散圆直径就越大,因而背景就越模糊。因此,虚化背景的方法之二就是加大镜头的焦距。


4.3 虚化与主体和背景至镜头距离的关系

增加背景至镜头的距离或减小主体至镜头的距离,会使二者的光束发散角的差别增大,经透镜折射后二者成像焦点的距离随之增加,则在像平面上所成的弥散圆直径就越大,因而背景就越模糊。因此,虚化背景的方法之三就是让镜头贴近拍摄主体并且远离背景。

4.4 虚化与像平面尺寸的关系

同样大小的弥散圆,在不同大小的像平面上的表现是不同的。像平面越大,弥散圆相对显得越小;像平面小,弥散圆相对显得越大。这就是说,在其它参数相同的条件下,像平面越小则背景越虚。

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