光学系统之焦距

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1、光学系统之焦距、景深和光圈—摄像师（2）本帖最后由yzy于2010-11-1321:30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

2、。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

3、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

4、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

5、、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

6、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

7、。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