題:
增距鏡如何影響景深?
Rowland Shaw
2010-11-16 19:41:01 UTC
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我知道增距鏡會減少到達照相機中的膠卷或傳感器的光量,因此,您會聽到人們在諸如“使用2倍增距鏡將300mm f / 2.8變為600mm f / 5.6“。

鑑於光圈在物理上沒有什麼不同,我想知道這如何影響景深(以及相關的散景效果)。人們應該說,景深保持不變,並且圖像只是被裁剪。

人們所說的僅僅是這些事情中的另一件事,它可能會方便進行曝光計算或是否存在實際產生的圖像有變化嗎?

八 答案:
Evan Krall
2010-11-17 16:33:00 UTC
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TL; DR版本:增距鏡在任何給定距離都不會影響景深。他們從字面上將300 f / 2.8鏡頭轉換為600 f / 5.6鏡頭。無論是否進行遠距轉換,任何600 f / 5.6鏡頭都將具有與300 f / 2.8鏡頭相同的景深。

對於景深之間的關係存在很多困惑,光圈,光圈和焦距。實際上,這非常簡單:

景深由焦距和鏡頭前部元件的視在尺寸決定。

視在直徑,我的意思是前元件不受孔徑限制的寬度。

實際上,通過觀察鏡頭的前部,您可以看到表觀直徑的大小。

光圈,焦距和表觀鏡頭直徑之間的關係如下:

(以毫米為單位的光圈大小)=(焦距(mm)÷(光圈)

例如:

  • 設置為f / 4.5的210mm鏡頭的表觀直徑為47mm,
  • 設置為f / 4.5的70mm透鏡的表觀直徑為15.5mm,
  • 設置為f / 8的70mm透鏡的表觀直徑為8.75mm,
  • 設置為f / 3.5的18mm鏡頭的視在直徑僅為5.1mm。

現在,回到景深。景深是聚焦距離之前和之後的距離,仍然是“可以接受”的聚焦距離。由於可接受的模糊程度因人而異,因此分析景深的更好方法是通過混亂圈。

下面是Wikipedia頁面上的方便圖片混淆圈:A diagram explaining the circle of confusion

混淆圈是傳感器上被單點光擊中的區域。如果您位於焦點平面的前面或後面,那麼混亂的圈子會更大。在焦點平面上,混亂的圈子(理想情況下,但實際上從不)為零。

從焦點平面移開時,您的混亂圈增長多快只是一個因素:最寬的會聚線之間的角度(表觀鏡片尺寸的邊緣) 。現在,這意味著幾件事:

  • 如果您將焦點對準了十倍的距離,則必須離焦點平面約十倍的距離才能在混亂的圈子中獲得相同的變化
  • 以相同的距離聚焦,具有相同的外觀尺寸的兩個鏡頭將導致您的混亂圈發生相同的變化(並因此具有相同的景深。)

相反,這也揭露了一些關於景深的普遍看法:

  • 在相同f檔處的兩個鏡頭不一定具有相同的景深領域。較長的鏡頭將具有較短的景深,因為它具有較大的視在尺寸。 (對不起,馬特。)
  • 在給定的視尺寸(光圈和焦距)下,增距鏡,裁剪和較小的傳感器對景深沒有任何影響。

拍攝兩張照片:一張為35mm f / 1.8,另一張為210mm f / 11。現在,裁剪35mm圖像,使其具有與其他圖像相同的視野。它們將具有幾乎完全相同的景深。你去了:alt text

首先,無需道歉-我所說的是兩個具有相同焦距的鏡頭,而不是兩個具有不同焦距的鏡頭。其次,在這種情況下,您關於遠距鏡不會影響景深的說法可能會引起誤解,因為問題是“帶有2x轉換器的300 f / 2.8是否具有600 f / 2.8或600 f / 5.6英寸,因此從相對光圈大小變化的意義上來說,它確實會影響自由度。
答案是,帶有2x轉換器的300 f / 2.8與600 f / 5.6完全一樣-在聚光能力和景深方面。
極好的答案。感謝您將CoC納入其中。應當注意,CoC **受成像介質的影響,這就是為什麼大多數DOF計算除了焦距和光圈外還涉及成像介質的最小CoC的原因。這並不是真正減少或以原始分辨率直接打印的因素,而是擴大的重要因素。您可以在此處找到公式:http://en.wikipedia.org/wiki/Depth_of_field(在DOF公式下)。
還應注意,根據Leslie D. Strobel的說法,在大約150頁左右的書“ View camera technique”中,他提供了有力的證據和一些數學公式,表明裁剪的確會影響最終圖像中DOF的數量。 。雖然由鏡頭投射的物理自由度不會改變,但是在計算自由度時不應忽略最終圖像的觀看者的感知。在此處了解更多信息:http://books.google.com/books?id=71zxDuunAvMC&lpg=PR1&pg=PA152#v=onepage&q=crop&f=false
Itai
2010-11-16 19:50:55 UTC
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景深是您所舉示例中F / 5.6鏡頭的景深。

是的,光圈沒有物理變化。但是,光圈與焦距的比率增加了。

因此,到達傳感器的光線不會那麼傾斜。這樣可以增加景深。

通過這種邏輯,您可以通過裁剪現有圖像來減少景深?
@Rowland-不會。裁剪不會影響光進入鏡頭的角度,因為它不會增加焦距。在將鏡頭安裝在具有不同傳感器尺寸的相機上時,情況相同,您會看到“裁剪”的視場,但沒有更改焦距。
但是與600mm鏡頭相比,在300mm鏡頭中的中心部分將具有相同的視野
@Rowland-景深只能由光圈大小和焦距來定義。裁剪的數量會改變圖片的視野(而不是鏡頭的視野),但不會影響景深。如果您需要更多說明,那麼我建議您檢查一下景深的工作原理。否則,這裡可能會導致很長的討論:)
但是,裁剪確實會影響*表觀* DOF。如果您拍攝的一幅全畫幅圖像多數在中心對焦,並且沿頂部和底部邊緣模糊,則裁切將導致圖像中的自由度發生變化(假設裁切的版本和FF的版本為縮放到相同的大小)。從CoC的角度來看,傳感器在DOF計算中也起著特定的作用。較小的像素可以提供更好的CoC,這會在放大打印時影響DOF。大多數官方的自由度公式都考慮到CoC(是成像介質的功能)以及長度和光圈。
Matt Grum
2010-11-16 20:35:25 UTC
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不能在Itai關於發生的事情的出色解釋中添加任何內容,但是我將通過 Reducio ad Absurdum引入證明:

假設使用擴展的增距鏡焦距,因此可以減少光線,但不影響景深。除了製造600 f / 5.6的產品外,製造商還可以採用現有的300 f / 2.8的設計,並在同一機身中集成一些增距鏡。然後,他們將能夠提供兩種版本的600mm鏡頭,它們的曝光方式完全相同,但是一個版本的DOF為600 f / 5.6,另一個版本的DOF為600 f / 2.8。

他們還可以將150 f / 1.4的300 f / 2.8替換為裝有望遠鏡蓋的電視,並能夠提供600版本的3種版本,具有不同的景深等。

最終,您到達鏡頭的景深極小,但仍然像5.6一樣,這顯然是荒謬的,因此最初的主張(通過望遠鏡確定DOF不變)必須是錯誤的。

您的假設並非純粹是理論上的。現實生活中的[遠攝鏡頭](http://en.wikipedia.org/wiki/Telephoto_lens)的背面有一個負像,其行為類似於增距鏡。
是的,實際上它的行為完全類​​似於望遠鏡,因此名稱為“遠攝”“轉換器”,它允許標準鏡頭的焦距大於物理長度,這是“遠攝鏡頭”的定義特徵
您的論點是無效的,特別是“一個DOF為600 f / 5.6,一個DOF為600 f / 2.8”。實際上,一個DOF為600 f / 5.6,另一個DOF為** 300 f / 2.8 **。這就是秘密:300 f / 2.8的景深與600 f / 5.6相同,而不是600 f / 2.8
@Evan Krall,您似乎錯過了** Reducio ad Absurdum **的要點,我的觀點是**假設前提**,那麼您有一個鏡頭的自由度為600 f / 2.8,而另一個鏡頭的自由度為600 f / 5.6,因為這是荒謬的,前提必須是錯誤的。我同意這個問題的其他答案!
抱歉,但是當我使用自由度計算器時,300mm f2.8並不完全像600mm f5.6。號碼不匹配。
bwDraco
2012-05-14 21:08:48 UTC
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景深由聚焦距離和物理光圈大小決定(Evan Krall對此做了很好的解釋)。添加增距鏡不會改變物理光圈的大小。您只是在放大已經由鏡頭投射的圖像,焦距和f值會成比例地增加。
Bassie-c
2019-07-28 00:29:54 UTC
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增距鏡只是像放大鏡一樣散佈鏡頭的圖像。它僅通過裁切(偽裝較大的聚焦距離)來更改幀,並通過對更多像素使用等量的光來更改照明級別。它不會改變原始鏡頭的其他任何內容,例如DoF或聚焦距離。

user86032
2019-07-28 14:05:35 UTC
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您感到困惑:

鑑於光圈在物理上沒有什麼不同,我想知道這如何影響景深(以及相關的散景效果)。合理的是,景深保持不變,而圖像僅被裁剪。

裁剪圖像僅在物理上打印時才保留相同的景深,從而導致一張較小的紙,以與原始紙相同的方式查看。一旦採用任何形式的放大以更好地查看細節,景深(通過仔細檢查即可辨認的通過不鋒利度的散佈盤定義)就會變小。唯一的例外是當已經有絕對的限制因素可見時,例如膠片顆粒或像素大小。

法蘭側增距鏡不會改變入射光瞳的大小,因此可以在相同場景下工作,但是整個傳感器分佈的作物較小。這使它每個像素的光更少(因此是光圈數的兩倍),但是由於傳感器像素更多,“混亂圓”的大小只有一半,因此景深只有一半。除非鏡頭的光學質量已經達到極限,並且其他像素無法提供任何其他信息。

濾鏡側增距鏡是另一回事,因為它確實放大了入口的尺寸。瞳孔,​​因此通常保持相同的光圈數。因此,通過在同一傳感器上分辨的較小作物以及較大的入射瞳孔看著景物,景深就會變小。

juhist
2019-07-28 17:16:11 UTC
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我將回答兩個問題,一個是您問的,另一個也是您應該問的。我還將介紹各種不同的場景(相同的主體距離而不進行裁剪,相同的主體距離進行裁剪以及相同的取景)。

增距鏡如何影響景深?

讓我們來看看這個。景深為:

  DoF = 2 * x_d ^ 2 * N * C / f ^ 2  

其中 f 是焦距, C 是混亂的圈子, N 是光圈數, x_d 是被攝體距離。如果被攝體距離保持恆定,並且您沒有決定由於裁剪較少而需要增加 C ,那麼焦距加倍也會使光圈數增加一倍,但是 C 保持不變。因此,景深將被增距鏡減半。 (如果由於減少了裁剪而增加了 C ,則景深將保持不變。)

但是,有時您希望保持相同的幀。然後,焦距加倍將對應於被攝體距離加倍。因此, x_d ^ 2 / f ^ 2 保持恆定,而 C 也保持恆定。但是,焦距增加一倍會使 N 增加一倍,因此景深將在等構圖的情況下增加一倍。

因此, TL; DR: b >這取決於您是否通過更改被攝體距離(不同的DoF)來保持相同的取景,是否進行裁切(相同的DoF)或是否接受更長的焦距才能獲得不同的圖像(不同的DoF,但方向相反)。

您還應該問:

增距鏡如何影響背景模糊?

這很容易。背景模糊光盤大小(假設背景為無窮大)為:

  b = f * m_s / N =(f / N)* m_s  

光圈開口 f / N 由增距鏡保持。 m_s 是對象的放大倍數,即傳感器上的對像大小除以其實際大小。如果保持相同的幀, m_s 保持恆定,因此,在相同的幀中,背景模糊光盤大小是恆定的。

但是,如果不保持相同的幀,則2倍增距鏡將 m_s 加倍。因此,您將獲得更多的背景模糊。

但是,如果您保持被攝體距離不變,並且已將原始圖像裁剪了2倍,並決定由於增距鏡而不再需要裁剪,那麼增距鏡將 m_s 加倍,但由於裁切較少,實際使用的傳感器片的寬度/高度/對角線也加倍,因此模糊光盤尺寸佔實際使用的傳感器片對角線的百分比保持不變。

因此, TL; DR: b>在這裡再次取決於是否通過更改被攝體距離(相同的模糊),裁切(相同的模糊)還是保持相同的取景無論您是否接受更長的焦距,都會得到不同的圖像(不同的模糊度)。

user86039
2019-07-28 18:33:58 UTC
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公認的答案非常明確。這也是錯誤的。首先讓我們在這裡說明正確的地方:

TL; DR版本:增距鏡不會影響任何給定距離的景深。

錯誤。 / p>

他們從字面上將300 f / 2.8鏡頭轉換為600 f / 5.6鏡頭。

正確。

任何600 f / 5.6鏡頭(無論是否進行遠距轉換)將具有與300 f / 2.8鏡頭相同的景深。

錯誤。

深度視場由焦距和鏡頭前部元件的視在尺寸決定。

部分正確,部分錯誤。場景的幾何形狀及其與景深的關係取決於鏡頭入射光瞳的視在尺寸。入射光瞳是當看著前透鏡時所看到的光圈的表觀尺寸。

其直徑可以通過將焦距除以光圈數來確定。我們在公認的答案中犯了一個基本錯誤:答案假設場景幾何是影響景深的唯一因素。不是。景深定義為您可以檢測到不清晰的距離,而不清晰則通過“混亂圓”標准進行定義。如果您使用相同的投影介質(相同的膠片或傳感器),並以一定的比例查看結果,則介質的分辨率將定義混亂的圓,則場景再現的放大倍率與所得到的景深非常相關。

如果在40MP全畫幅傳感器上使用具有相同設置的相同鏡頭,則其景深將為(假設鏡頭產生像素級清晰度)為10MP的一半全畫幅傳感器,但與10MP作物因子2傳感器的傳感器相同。忽略像素化,部分圖像將無法區分。

類似的法蘭式增距鏡保留了圖像的幾何形狀:只要忽略像素化,作物就無法區分。但是,正是像素化定義了混亂的圓,因此使用2倍增距鏡時,通常會獲得一半的景深,因為作為混亂圓的主要起因的像素現在覆蓋了原始像素上的細網格

與景深相反,根據像素大小量化背景模糊似乎是沒有意義的,因為它的大小與被攝對象特徵的大小或幀大小的相關性更大。增距鏡不改變與被攝體特徵的關係,相對於畫框,其範圍加倍,這意味著與完成圖像有關的模糊度會擴大。

簡而言之:事物複雜且雖然還不直觀,但是在將增距鏡加入方程式之前已經如此。由於這種複雜性,您需要非常仔細地指定所要查詢的值,因為它們通常在口語中經常互換使用,但是在查看場景幾何圖形,圖像幾何圖形和介質分辨率時,行為方式卻大不相同。 / p>



該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 2.0許可。
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