什么是景深计算公式

景深(Depth of Field, DOF) 是指在摄影或光学成像中,被摄物体前后能够清晰成像的范围。景深的计算涉及多个参数,包括焦距、光圈、对焦距离以及传感器的尺寸等。以下是景深计算的公式及其相关参数的解释。


1. 景深计算公式

景深的计算通常分为 前景深 和 后景深,总景深是两者的和。以下是经典的计算公式:

(1)前景深(Depth of Field Near, DnearDnear

Dnear=H×uH+(u−f)Dnear=H+(uf)H×u

(2)后景深(Depth of Field Far, DfarDfar

Dfar=H×uH−(u−f)Dfar=H(uf)H×u

(3)总景深(Depth of Field, DtotalDtotal

Dtotal=Dfar−DnearDtotal=DfarDnear

2. 参数说明

  • HH:超焦距(Hyperfocal Distance),计算公式为:

    H=f2N×cH=N×cf2
    • ff:镜头焦距(单位:毫米)。

    • NN:光圈值(F-number)。

    • cc:容许弥散圆直径(Circle of Confusion,单位:毫米),取决于传感器尺寸。

  • uu:对焦距离(物体到镜头的距离,单位:毫米)。

  • ff:镜头焦距(单位:毫米)。


3. 容许弥散圆直径(cc

容许弥散圆直径是影响景深计算的重要参数,通常由传感器尺寸决定。以下是一些常见传感器尺寸的 cc 值:

  • 全画幅(35mm):c=0.03 mmc=0.03mm

  • APS-C:c=0.02 mmc=0.02mm

  • 微型四三系统(Micro Four Thirds):c=0.015 mmc=0.015mm


4. 示例计算

假设:

  • 镜头焦距 f=50 mmf=50mm

  • 光圈值 N=2.8N=2.8

  • 对焦距离 u=5000 mmu=5000mm

  • 容许弥散圆直径 c=0.03 mmc=0.03mm(全画幅传感器)

(1)计算超焦距 HH

H=f2N×c=5022.8×0.03≈29762 mmH=N×cf2=2.8×0.0350229762mm

(2)计算前景深 DnearDnear

Dnear=H×uH+(u−f)=29762×500029762+(5000−50)≈4265 mmDnear=H+(uf)H×u=29762+(500050)29762×50004265mm

(3)计算后景深 DfarDfar

Dfar=H×uH−(u−f)=29762×500029762−(5000−50)≈6007 mmDfar=H(uf)H×u=29762(500050)29762×50006007mm

(4)计算总景深 DtotalDtotal

Dtotal=Dfar−Dnear=6007−4265=1742 mmDtotal=DfarDnear=60074265=1742mm

5. 影响景深的因素

  1. 光圈(F-number)

    • 光圈越小(F-number 越大),景深越大。

    • 光圈越大(F-number 越小),景深越小。

  2. 焦距

    • 焦距越长,景深越小。

    • 焦距越短,景深越大。

  3. 对焦距离

    • 对焦距离越远,景深越大。

    • 对焦距离越近,景深越小。

  4. 传感器尺寸

    • 传感器尺寸越大,景深越小。

    • 传感器尺寸越小,景深越大。


6. 简化公式

在实际应用中,可以使用以下简化公式估算景深:

景深≈2×N×c×u2f2景深f22×N×c×u2

其中:

  • NN:光圈值。

  • cc:容许弥散圆直径。

  • uu:对焦距离。

  • ff:焦距。


总结

景深的计算涉及多个参数,包括光圈、焦距、对焦距离和传感器尺寸等。通过调整这些参数,摄影师可以控制景深的大小,从而实现不同的拍摄效果。景深计算公式虽然复杂,但理解其原理可以帮助更好地掌握摄影技术。

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