光学系统之焦距.docx

光学系统之焦距、景深和光圈一摄像帅（2）本帖最后由yzy 于2010-11-13 21:30 编辑镜头的焦距：是当镜头对无限远调焦时，镜头中心距成像平面的距离。它由镜头表面的曲 率及制造镜头的材料的折射率决定。大多数薄透镜都是球面镜，这是因为这种形状制造起来比较容易。（ps：当透镜的厚度与镜头的焦距相比可以忽略不计时，这样的透镜被称为薄透镜。）景深的概念先了解一个概念：弥散圈，是围绕着被聚焦的物体前后的一个相对清晰的范围。以可允许弥散圈直径为界限，在调焦物平面前后的景物所成的像的直径小于弥散圈直径，人眼就认 为它是清晰的，这就使得在调焦物平面前后的一定范围内的景物成像均是实的，这个范围称为景深。换言之，景深指的是在调焦物平面前后的能够在成像平面上形成清晰影像的景物范围。景深的大小：是指（前）景深前界到（后）景深后界之间的距离。景深前界是指位于调焦物点前方，与镜头距离最近的能够清晰成像的物点所在的垂直平面。景深后界是指位于调焦物点之后的，与镜头距离最远的能够清晰成像的物点所在的垂直平面。由景深前界到调焦物点的距离称为前景深；由调焦物点到景深后界的距离称为后景深。在实际拍摄中影响景深的因素由强到弱可分为以下三种：1、光圈在实际拍摄中，光圈是对景深影响最为明星的因素。在拍摄距离和镜头焦距不变的情况下，光圈越大，景深越小；反之，光圈越小，景深越大。为了有效控制拍摄景深，在摄像机的滤镜转盘上专门设置了灰镜档，并按照透光率的不同，分为三个档位：1/4、1/16、1/64。在实际拍摄中，有时为了达到小景深效果需要使用大光孔，为了弥补开大光孔导致的曝光过度，可以将灰镜加入光路中以阻挡过多的光量。2、焦距在光圈相同且拍摄距离相同的情况下，焦距越大，景深越小；反之，焦距越小，景 深越大。而且，当镜头焦距短到一定程度时，其产生的影像景深是非常大的。比如鱼眼镜 头的景深就很大。正因为如此，当使用超广角镜头进行拍摄时，由于可以有较大的景深，所以在跟拍运动物体时可以不必跟焦。3、拍摄距离在光圈和焦距不变的情况下，拍摄距离越大，景深越大；反之，拍摄距离越小，景深越小。光圈光圈类似人眼的瞳孔，它控制着进入镜头中的光量的大小。对于相同的焦距值而言，镜头纳光本领的大小主要依赖它光圈直径的绝对值越大的直径可以汇聚越多的光。然而，当镜头的焦距值不同时，用光圈直径的绝对值来比较镜头的纳光值就变得力不从心 了。为此，在摄影光学中引入了镜头的相对孔径的概念，即镜头的相对孔径等于镜头光圈直径的绝对值与镜头焦距的比值。而相对孔径的倒数被称为光圈系数。其表示公式如下：F/number=f/DD为光圈的实际孔径；f为镜头的焦距值；F/number是光圈系数。这样，对于相同的镜头焦 距值而言，越小的光圈系数意味着越大的光孔直径。F值有F1.4、F2、F2.8、F4、F5.6、F8、F11、F16、F22,并按平方根的倍数递增。摄像机有自动光圈和手动光圈两种控制方式。自动光圈的基本原理是：根据被摄景物的照度，利用视频信号的反馈，使光圈作相应的扩 大或缩小，保持合适的进光量，从而得到规定的输出信号强度，使摄像机视频信号的白色 电平保持在规定的数值上。当所摄取的景物照度大时，摄像机的视频信号幅度随之增大， 若超过规定的信号电平，自动光圈电路将产生相应的电压去控制镜头光圈，使其关小，直 至视频信号输出幅度符合要求为止；若景物照度变低，自动光圈电路将调整光圈使其开大， 增加视频信号的输出幅度。目前，专业级或广播级的摄像机采用自动光圈调整和手动光圈调整以及即时自动光圈调整 等控制方式，以处理不同条件下的景物亮度变化。自动光圈调整是将光圈选择开关置于自动（A）处，摄像机则根据被摄景物的亮度及时跟踪，自动调整光圈，控制镜头的进光量，避免图像的亮处失去灰度层次和破坏彩色平衡，能适 应一般条件下的景物亮度变化。手动光圈调整是将光圈选择开关置于手动（M）处，并根据画面的需要调整光圈环，对于逆光、亮度突变、对比度极强以及画面要求特殊效果等情况，能获得较好的效果。即时自动光圈调整是将光圈选择开关置于手动（M）处时，持续按下即时自动光圈调整钮，光圈将临时性地切换成自动光圈调整方式，利用自动光圈调整电路检测被测景物的亮度变 化来调整光圈，松开按钮后返回手动状态，光圈将固定在被调整好的数值上。自动光圈对亮度变化大的情况有自动调节的能力，它能迅速地把光圈调到一个较合适的位 置。解决了摄像人员在拍摄过程中难以随时把握环境亮度变化而及时调整光圈的矛盾，有 助于集中精力寻找拍摄角度。但它却不能识别画面内的主体、陪体及环境，同时，自动光 圈是以平均亮度来控制光圈，所以当拍摄高反差的景物或进行逆光拍摄时，会有一部分景 物明显曝光不足，画面的色调层次受到破坏；当表现运动的情景时，由于环境光会发生变 化，自动光圈随之变化，会使光圈忽大忽小，画面的亮度产生不稳定状态；从专业角度来 讲，除非在特殊情况下摄像机可以设定为自动光圈，一般情况都应该使用手动光圈。手动光圈能保证被拍摄主体在整个运动过程中色调一致，环境亮度不变；在对不同亮度的 景物进行推、拉、摇、移等技巧性拍摄时，也能保证画面质量。尤其是侧光或逆光拍摄时， 也能获得曝光质量很好的画面效果。由于利用手动光圈拍摄时，往往是为了突出主体，故光圈进光量与自动光圈的进光量数值有差异，所以控制光圈数值就有一定的难度：1、自动确定法：确定机位、对焦并进行画面构图。先采用自动光圈方式，光圈将根据景物的平均亮度进行检测，并停留在一相应的F值上，然后将光圈方式选择开关拔至手动位置，根据拍摄环境的日照、照明再进行微调，一般情况下，日光顺光照度比较均匀、反差小的 画面，光圈需要略缩；夜景、室内光圈要略增；逆光拍摄光圈要大增。2、折衷法：对于推、拉、摇、移等技巧性镜头，画面的内容通常是一段连续过程。先将自 动光圈方式时起幅的光圈值与落幅的光圈值进行折衷处理，然后用手动光圈方式进行拍摄， 此时起幅与落幅的画面质量略有下降，但画面的总体效果趋于一致。3、落幅为主：因为落幅画面通常是表现内容的归宿和小结，所以对于画面效果要求较高且 有推、拉的技巧性镜头，应以落幅画面构图的平均亮度来确定光圈值，并采用手动光圈方 式进行拍摄。既要拍出人物所处的工作环境，又要表现人物的专注神态，运用推的技巧， 并以脸部特写作为落幅来确定光圈值，获得了较好的表现效果。4、 人脸测量法：在自然环境中，无论光线的强弱，黄种人类的皮肤反光率约为70%相当 于景物中由明到暗亮度变化的中间等级。在拍摄人物的场景时，以这个中间灰度等级来确定光圈值，有利于暗部分画面的重现。先把光圈方式选择开关拔至自动（A）处，将人物的特写为依据，待光圈稳定后再拔至手动（M）处，然后进行拍摄。5、利用斑马纹法，在拍摄对比度极强的景物时，应充分利用摄像机所提供的斑马纹作为调整光圈的参考标准，以保证画面中有意义的部分曝光准确和色彩饱和6、彩条法，在拍摄前，打开彩条开关，利用彩条调整寻像器的亮度、灰度、锐度，根据寻 像器的亮度和灰度控制被拍摄主体的曝光量。此方法可以完全不用自动光圈。7、 一般摄像机光圈控制在 f 8左右，有时在创作过程中需要变换景深。比如，前虚后实或后虚前实，这就需要减小景深，方法是改变滤光镜，减少进光量，增大光圈开空，减小f数值，实现创作目的。在拍摄长焦跟的画面就需要增加景深，以便更好地完成拍摄创作。3.jpg （12.09 KB）4.gif (25.06 KB)5.jpg (20.18 KB)6.jpg (22.99 KB)特深AL焦深7.jpg (19.29 KB)8.jpg (28.4 KB)全开光IB段深趋围散片平面示意图2WS6S.另于135阻 幅而古.一般Kl/30m<n 0.033mm焦点位童£皿蜀巾抓剧