摄影师们进退两难。如果你想要一张照片有尽可能大的景深——在一张照片中,从前景到无限远——小光圈是绝对必要的。与此同时,一个小孔径使你的照片失去清晰度从衍射.那么,最佳点在哪里?在这篇文章中,我将介绍如何为这样的照片选择最锐利的光圈,包括在野外容易使用的精确数学图表(免费打印)。
在此之前,请注意,这篇文章只适用于当你想在你的照片中从前景到地平线(无限)的一切都是清晰的。如果你只是对你的特定镜头的最大光圈感兴趣,这篇文章是错误的;查看我们的镜头的评论相反,每个测试都包括锐度测试。在理想的情况下,你总是可以使用镜头上最锐利的光圈。但在实际操作中,如果你需要更大的衍射光圈,你会发现自己需要更小的衍射光圈景深.
本文的大部分内容都是关于最终图表的背景研究和计算。如果你喜欢跳过第二和第三部分,你不会错过任何特别重要的东西;但是,我想为好奇的读者提供一些背景信息。
这是一篇很长的文章,但它并不太复杂——特别是如果你直接跳到“图表”和“付诸实践”部分。只要你了解孔径,衍射和超焦距因此,本文中没有什么特别令人困惑的地方。
目录
1)是什么让照片模糊?
就本文而言,本文只涉及光圈,有三个因素会导致照片模糊。
镜头畸变:这些是导致你的照片在f/2或f/1.4这样的大光圈下变得不那么清晰的原因。如果一个镜头被认为比另一个镜头“不那么锐利”,那么镜头像差就是罪魁祸首。虽然镜片的尺寸、重量、价格和质量之间总是有一个平衡,但随着时间的推移,制造商们正在改进这一点。
衍射:当你将光圈缩小到f/16或f/22这样的极小光圈时,锐度就会下降。从技术上讲,衍射存在于所有的光圈中,但只有当你把光圈缩小到足够远的时候,它才开始剥夺明显的锐度。欲了解更多信息,请阅读我们的深度文章衍射.
前景和背景散焦:在一张图像中聚焦在多个平面上是不可能的。因此,如果你聚焦到一个场景的一部分,前景和无限都会比完全聚焦时更模糊。你可以通过聚焦超焦距离来减少这种模糊,超焦距离是你照片中最近物体距离的两倍。例如,如果你将焦点对准10英尺,那么从5英尺到无穷远的场景就会尽可能清晰。欲了解更多信息,请阅读我们关于超焦距.
2)艾里盘和混乱圈
衍射和离焦效果可以通过它们在相机传感器上的模糊大小来测量。如果尺寸太大,照片就会模糊。(现在,我将跳过镜头像差的影响。它们在确定你的最大光圈时很重要,但它们因镜头而异。因此,我将在本文末尾的单独一节中介绍它们。)
为了量化照片中的模糊程度,你需要结合两个不同的值:
艾里斑:投射到相机传感器上的衍射产生的模糊。艾里盘在小孔处增大。
困惑之圈:来自失焦区域的模糊投影到传感器上。一个点越失焦,它的混乱圈就越大。因此,在你的照片的前景和无穷远处,混淆圈最大(假设你聚焦在超焦距点上)。
这两个变量总是结合在一起。无论你把注意力集中在哪里总计照片中某一点的模糊是艾里圆盘(有多少衍射)和模糊圈(有多失焦)的结合。现在,问题很简单:这两个变量是如何结合在一起的?
答案不仅仅是加法或乘法,正如你所期望的那样。没有简单的方法可以将这两种根本不同的效果结合起来,但下面的公式是最常见的:
忽略镜头像差(和运动模糊),得到的值是总模糊在你照片上的某一点。当然,我们希望这个值越小越好。本文的其余部分将讨论如何实现这一点。
3)公式
找出可能的最大光圈的公式-使总模糊上面的值-很简单:
这个公式不是我自己的作品。我从三个来源收集了这些信息,如下面的链接所示。如果你对上述公式的推导感兴趣,我鼓励你阅读这些网站,因为在这篇已经很长的文章中,没有足够的空间涵盖所有的背景信息:
我对公式做的唯一更改是允许“距离远物体”等于无穷大,这是在超焦距离的情况下。这样做后,公式简化为如下所示的版本:
通过插入一半的超焦距(“到近物体的距离”),以及不同的焦距,我将这些信息转化为您在下一节中看到的图表。
4)图表
在展示图表之前,有几点需要注意:
- 这些图表是巨大的.在下一节(“将其付诸实践”)中,我将展示如何使用如此大的图表并将其缩小以匹配您的设备。例如,对于我的20毫米镜头,最终的图表只有10行高,两列宽。
- 信不信由你,不管你相机的传感器大小如何,这些图表都是准确的。奥林巴斯7-14mm f/2.8是为什么图表包括这样的广角镜头(有更多的信息在下一节)。
- 此图表止于任何小于f/22的光圈。如果你想要更多的景深,我强烈推荐焦点叠加。我也排除了任何大于f/2.0的光圈。我本可以在此之前停止,但我想覆盖我的基础,以防蔡司推出24mm的Otus,它的清晰度在f/2.8左右(关于为什么镜头清晰度很重要的更多信息在下面的“简化图表”中)。
- 虽然很少有人会用这样的图表来计算长焦镜头,但我包括了200毫米以下的所有主要焦距。如果您的图表不包括在内,我将在下一节讨论如何创建您自己的图表。
现在这些都解决了,让我们看看图表。度量:
如果你点击这些图表,这些数值就会清晰得多。
5)付诸实践
这些图表并不特别难用。你所需要做的就是选择一个焦距,然后找到你的超焦距。图上的交点就是理想的f值。然而,在使用这些图表之前,还有一些更重要的信息。这部分非常重要;如果你不正确地使用图表,你的结果就不会尽可能清晰。
超焦距?
是的,不像正常的高焦距图表(这给你超焦距离),这需要你自己找到它。然而,这并不难。正如我在我的超焦距文章,你所需要做的就是找出你照片中最近物体的距离。然后,将距离加倍。
比如说,你正在使用一个20毫米的镜头。如果你想把所有东西都聚焦在5英尺到无限远的范围内,你的超焦距离等于10英尺。所以,在英制图表上,找到在20毫米处对应10英尺的f值。这里是f/10.0。然后,只需在10英尺处对焦,将镜头设置为f/10.0,然后拍照。从五英尺到无限远的任何地方都将尽可能清晰地呈现在一帧画面中。
在我最近的一些文章中,一些读者提到,测量这些距离最准确的方法是使用激光测距仪。(我倾向于估计距离,尽管这不是尽可能准确。)虽然我没有激光测量仪,但可以找到一个示例产品在亚马逊.这种特殊的测量仪可以工作到130英尺(约40米)。如果你买了一个测量仪,确保它也能记录1英尺或1米范围内的距离——狩猎测距仪通常不会这样做。虽然我倾向于认为激光测量是多余的,一些摄影师无疑会想要额外的精度。
使用不同的摄像头
正如我上面所说的,无论你使用什么相机,这两个图表都是准确的。索尼RX100 IV和尼康D750将使用相同的图表,尽管它们的传感器尺寸相差很大。然而,有两点要记住:
首先,也是最重要的,不要使用你镜头的等效焦距.相反,总是使用实际你的镜头焦距。这是绝对关键的!比如说,你在DX相机上使用尼康24mm f/1.4镜头。即使等效焦距大约是35mm,但你必须用24mm来代替!
这同样适用于任何相机。例如,索尼RX100 IV就有一个等效焦距24-70mm,但其实际焦距8.8-25.7mm。在这张图表上,不要使用24 - 70;使用8.8(四舍五入至9毫米)和25.7(四舍五入至24毫米或28毫米)代替。
第二点也很重要,尽管没有那么引人注目。正如你在图表上看到的,我没有包括任何小于f/22的光圈值。然而,如果你使用作物传感器相机,在相同的打印尺寸下,f/22会比全画幅相机显示出更多的衍射。(有关详细信息,请参阅衍射)。从本质上讲,如果你使用作物传感器相机,你可能需要在图表中没有显示“堆栈”的一些光圈处对焦堆栈。
简化图表
正如我之前所说,这两张图表非常庞大。虽然你是欢迎打印出来的全尺寸,它是非常容易的版本-特定于您的设备-那要小得多。首先,您可以简单地删除与焦距不对应的任何列。对于我的20mm f/1.8镜头,剩下的是这样的图表:
在理论上对于一个光学完美的透镜,这个图表是完全准确的。然而,很明显,一旦超焦距离过大,就会出现一些不寻常的值。例如,上面的图表表明,200英尺高焦距点的最锐光圈是f/2.0。这绝对是不对的!在如此大的光圈下,镜头像差会降低你的图像质量。在这种情况下,较小的光圈会更清晰。
要解决这个问题,你只需要找到你镜头的最大光圈(基于对镜头的测试),然后用这个值替换图表上任何更宽的光圈。例如,对于我的20mm f/1.8,锐度图表如下:
如果你像大多数风景摄影师一样在意角落的细节,我建议你选择光圈值最高的“角落”。在上面的图表中,这将是f/8,尽管f/5.6很接近(记住,“角”值只适用于使用全画幅相机。如果你在作物传感器相机上使用全画幅镜头,请注意“中间”值)。
现在,在用f/8替换所有大光圈值后,图表变得简单了一些:
通过将所有相同的值组合在一起,我可以进一步削减它。此外,我的20mm镜头没有停止超过f/16,所以我把它们分组到“堆栈”类别。这就给出了最终版本:
我们知道了!这个小图表现在显示了我的20mm镜头在七种常见的超焦距下的数学上最锐利的光圈。如果你有一个变焦镜头,只需为变焦范围内的每个重要焦距创建一个这样的表格。
舍入
不要害怕四舍五入这个图表中的值。如果你的光圈非常接近“完美”光圈,你的照片几乎无法区分。焦距和光圈值都是如此。例如,一个17mm镜头在f/11和一个18mm镜头在f/11没有特别不同。没有理由为微小的差异而紧张。就我个人而言,如果我需要四舍五入,我倾向于使用较小的光圈。虽然这确实会导致额外的衍射模糊,它也提供了一些余地,以防我的焦点有点不正确。例如,如果图表告诉我拍摄f/8.5(我的相机不允许我设置),我更有可能拍摄f/9而不是f/8。同样,这只会产生很小的差别。
制作自己的图表
也许你使用最多的焦距或距离不在这两个表上。如果是这种情况,并且您不希望四舍五入,请随意制作您自己的图表。对于公制图表,数学方法与我之前展示的完全一样:
请注意,对于“超焦距离的一半”,您的数字需要以毫米为单位!否则,你的结果将是非常不正确的。所以,如果超焦距离是5米,这个值应该等于2500mm。
帝国的计算有点不同:
在这种情况下,确保“超焦距离的一半”以英尺为单位。所以,如果你的超焦距离等于12英尺,这个值应该等于6。
如果你的镜头不在上面的图表中,这些公式可以帮助你创建自己的镜头。
6)智能手机应用
正如你所期望的那样,这个信息在智能手机应用程序中也很好用。尽管大多数超焦距离应用程序都没有考虑衍射,因此无法显示可能的最大光圈,但有三个应用程序可以做到这一点。这些应用程序是由George Duovos开发的,他的推导帮助创建了我在本文中使用的公式。我已经试用了这三款应用几周了,我完全可以推荐它们。不幸的是,它们只适用于iOS系统,Android手机没有类似的应用程序。以下是链接(附属):
- OptimumCS-Pro, 9.99美元.这个应用程序与本文中的信息最为相似。给定你的场景最近和最远的范围,它会告诉你可能的最大光圈。(请注意,OptimumCS-Pro不包括镜头像差,所以如果你的超焦距离很远,它可能会建议比理想情况更大的光圈。同样,要纠正这个问题,请遵循上面“简化图表”一节中概述的相同步骤。)
- TrueDoF-Pro, 8.99美元.这个应用程序告诉你-对于一个特定的圆的混乱大小-在一个给定的光圈可接受的焦点距离范围。从本质上讲,这个应用程序提供了与典型的超焦距离图表相同的信息,除了你可以改变混乱圈的大小。我更喜欢第一个用于摄影的应用程序OptimumCS-Pro。bobsports官网(不过,与其他两个应用程序不同的是,它有一个限量免费版对于这个版本,您可能需要在提交到常规版本之前进行测试。)
- FocusStacker, 7.99美元.这个应用程序告诉你照片的数量-在光圈和对焦距离-是必要的,以创建一个专注堆栈对于一个给定的清晰度水平。尽管focusstackker与本文有点不同,但我将它包括在这里是因为我发现它特别有价值。我还没见过其他形式的这类信息;如果你曾经专注于堆栈,这是可用的最佳选择(我的一个批评是,它没有让你设置光圈;它会为你建议一个光圈值,并以此为基础进行计算)。
前两款应用也有非pro版本,价格略低。这些是我使用的,因为我不需要Pro应用程序的额外功能(倾斜镜头兼容性、视图相机兼容性、不同波长的光、额外的对焦尺度和一些额外的预设)。标准版本如下:
除了本文中的图表(或方程式)之外,OptimumCS是为场景找到数学上最清晰光圈的唯一方法。
7)这一切都有必要吗?
以上所有信息都很好,也很有趣,但真的有必要吗?所有的风景摄影师都应该使用这些计算方法吗?为了回答这个问题,我想引用我的超焦距文章:
“说实话,尽管如此,超焦距图表的主要缺点是不切实际。你真的想在拍照的时候带着一张图表去现场吗?找到正确的价值观和专注点可能需要一段时间。”
尽管本文中的图表和应用程序比标准的超焦距离表更准确,但这种说法在这里也是正确的。很少有人愿意在拍照时摆弄手机或一张纸。完美的锐利远非必要;对于许多摄影师来说,有更快的方法可以提供足够多的细节。
与此同时,对于一些摄影师来说,这种精度水平是受欢迎的。我个人使用本文中的图表来拍摄我的许多风景照片,假设我有多余的几秒钟来拍摄一张照片。如果你像素窥视或创建大的打印,有一个真正的好处,从这种高水平的准确性。
8)其他方法
上面的方法远远不是为一个场景选择最大光圈的唯一方法。虽然它在数学上是准确的,但每张照片都需要一些时间;还有一些更简单的技巧。
集中堆放例如,你可以专注堆栈艰难的风景。这不是特别快,但它产生的照片是令人难以置信的清晰。只需将你的镜头调到最大光圈,然后在不同的距离对焦拍摄一系列照片。(我再次推荐FocusStacker应用)。你可以在Photoshop或Zerene Stacker等程序中组合生成的图像,这些程序会输出每张照片中最清晰的部分。无论你使用哪种技术,这种方法都比任何一张照片更详细。不幸的是,只有当你的主题完全静止时,它才会很好地工作。
估计:如果你不能对焦,另一种方法是在超焦距离上对焦,并根据你之前的经验估计最佳光圈。例如,如果你正在拍摄一个非常有深度的场景,你可能会根据经验选择f/16拍摄。这种技术非常快,但即使是专业摄影师-它不可能总是最锐利的光圈。
查看LCD:如果一张照片的清晰度特别重要,你可以简单地在相机的LCD屏幕上查看图像。你可以在此基础上进行调整,设置最宽的光圈,仍然可以提供你需要的景深。然而,尽管这种方法很有用,但3英寸的LCD远不是检查大照片临界锐度的最佳方法。
这些方法中的每一种都是有价值的,一个“数学上完美”的光圈对许多摄影师来说都是多余的。如果你的照片比较小,或者你主要在网上展示你的照片,这一点尤其正确。这取决于你的具体情况。
9)结论
整篇文章归结为一个问题:当你拍摄大景深的照片时,你如何选择光圈设置?如果你喜欢把相机调到f/11,不管拍摄对象是什么,这都没有问题。你拍出来的照片可能不够清晰,但通常已经足够好了。然而,如果你想花时间确保你的光圈具有最佳的景深与衍射比,本文中介绍的图表(和应用程序)是可用的最准确的方法。
摄影师喜欢追求技术上的完美——老实说,我相信这是一件好事。驱使自己去创造尽可能最好的照片是很美妙的;至少,这表明我们很关心自己的工作。然而,数学上的完美并不总是必要的,有时甚至不是人们所期望的。如果我们忽视了一张照片固有的美学品质,那么这些技术设置都不会让它成功。
因此,如果您选择在本文中使用光圈图表,那么这样做是有原因的。“完美”的清晰度本身并不是目的;这是一个工具,以帮助传达你的照片信息。如果你正在制作一个戏剧性景观的大型印刷品,这些技术绝对是值得的。然而,如果你只是为了好玩而拍照,没有理由放弃你已经喜欢的方法。
谢谢你这么好的文章。我刚发现这个网站,但它已经帮了我很多。我现在(有点)理解MTF图表了。: -)
对于Android应用,我认为DoF也能做到这一点。这是相当复杂的。作者是著名的Lotus 1-2-3的Jonathan Sachs,所以我相信这是准确的。它也是免费的。
www.dl-c.com/Products.html
谢谢你!看起来是这样,太好了。
斯宾塞,谢谢你的信息丰富和启发性的文章,非常感谢!
对于我们这些在android平台上玩游戏的“恐龙”来说,有没有什么类似于你上面列出的应用(似乎都是基于i的)的推荐?
我目前使用的是PhotoPills和Hyperfocal Pro,它们似乎做得相当不错……
我已经创建了一个Android应用程序,它复制了本文中的超焦图,但有更多的镜头和距离选项。该应用程序的图像可以在这里查看:ibb.co / fY2Nb83.这款名为SharpestAperture1的应用将于下周在Android Play Store上免费发布。
Richard,作为一个在Android世界中玩游戏的“勒德分子”,我绝对会对这样的东西感兴趣!祝你好运,让它进入疼痛,感谢开发工作!
嗨,尼尔,谢谢你的兴趣。我将在本周晚些时候上传到游戏商店。谷歌将对其进行评估并使其在商店中可用。这通常需要5天。它将于2021年1月8日上市。
斯宾塞,谢谢你的文章。
这一点和对风景的适当对焦是我一直在回避的主题,通过猜测和对焦三分之一的地方等等。我还没有完全理解这些内容,我会再回顾一下。
你在这里和相关文章中所说的似乎是有道理的,关于8 x 10的胶片打印等的困惑圈。
我有几个问题(也许我遗漏了一些明显的东西),你写道:
“简化图表
正如我之前所说,这两张图表非常庞大。虽然你可以按全尺寸打印出来,但根据你的设备制作一个小得多的版本是很容易的。首先,你可以简单地删除任何与焦距不对应的列……”
我如何保存/下载一个图表,我可以编辑/删除我不想要的列,以便我可以打印它?
你用什么应用程序等来用你想出的公式来制作图表?
问候,
戴夫•罗宾逊
澳大利亚
斯宾塞,我真不知道该怎么形容你的文章有多重要!我是一个对风景感兴趣的挣扎初学者摄影师。我是用富士X10说的。我读过许多摄影书籍,它们都解释了我需要使用小bobsports官网光圈来拍摄大景深。我想我的相机不是坏了就是我疯了;这款相机的小光圈从来没有拍出最好的景深和最清晰的照片。它的光圈总是大得多。我一直很沮丧和困惑,直到读了你的文章,终于向我解释了这一切。谢谢你!这就是我所纠结的。 If your chart tells me the sharpest aperture will be f/4 (8 mm lens and 10 meter hyperfocal distance), that’s a relatively small DOF number. Does that mean that this camera is not a good choice for landscapes (aside from the fact that it has a small sensor and obviously is far from a pro camera)? I’ve been thinking of moving to a Fuji X100f, and I see with that my ideal aperture for this same hyperfocal distance with that camera would be about f/12, which makes a lot more intuitive sense to me for DOF. Two questions: (1) Is my thinking correct or would f/4 with my X10 really render just fine DOF; (2) f/4 is about the sharpest lens point on the X10 in general, so isn’t it weird that I’d practically be using an aperture range on this camera from only about f/2.8-f/4 and ignoring the others? Thanks.
哇!这是非常有用的..总是愿意学习新东西..很高兴你分享给我们..我很高兴它是20毫米,你做了一个样本图表,这是我的镜头..不需要我计算..再次感谢,上帝保佑。
到近物体的距离是HFD的一半。要找到HFD,我必须没有f-stop吗?然后通过HFD除以2,我可以将这个值插入到平方根中,以找到最佳的f-stop。通过在HFD计算中使用不同的f-stop,我有不同的HFD值,因此由这个平方根产生不同的值。知道最优f值才能找到最优f值?有没有一种方法可以计算HFD而不计算f位,从而可以在平方根下使用到近物体的距离来找到最佳f位?谢谢你!
另外,我开始阅读其他帖子,但他们似乎很粗鲁。我会跳过那些没有意义的
我知道这是一个非常古老的评论,但我会为2021年读到这篇文章的人提供一些意见。
我认为你问题中的问题源于这样一个事实,对于传统的高焦距表,我们习惯于输入我们的焦距和f-stop来找到HFD。然而,你不需要先验地知道你的f-stop来知道你的HFD。
这是因为每个对焦距离/f-stop组合都有一个唯一的HFD值。为此,有无数种可能的HFDs。斯宾塞所做的只是从他想要的对焦距离向后工作到相应的f光圈。你允许你想要的近焦距离为HFD/2,你使用公式来反算f-stop,这将使它成为现实。
这只是一个包含三个变量的方程(HFD, f-stop和焦距)。用任何两个都能找到另一个。使用老式的HFD表,我们断言f-stop和对焦距离来获得HFD。用斯宾塞的方法,我们断言HFD和对焦距离来得到f光圈。
我希望这能减少困惑,而不是增加困惑。新年快乐!
欢呼,
路易
谢谢你,斯宾塞!这是一篇杰出的文章。f停的问题让我有点困惑。这是我第一次觉得我很好地理解了f圈。你让我有信心更好地利用这个关键的摄影工具。谢谢你让我的摄影之旅更愉快,也更容易理解。bobsports官网
丹
我刚刚看了这篇文章和评论,它们很吸引人,信息量很大。我有一个问题,也许有点傻。当计算到最近物体的距离时,它是从相机所在的位置开始的(例如,如果照片是从这个高度拍摄的话,距离地面5或6英尺),还是从相机所在位置正下方的地面上的距离开始的。我在想我们在学校里学过的关于直角三角形的最长边的知识,这是否对我们计算到最近物体的距离有任何重大影响?!!
Daryl,对焦的物体平面平行于对焦的像平面-假设透镜没有明显的场曲率。聚焦成像平面为图像传感器。
如果相机是水平的,那么镜头轴是水平的,因此到最近物体的距离是:“相机所在位置正下方地面上的距离”。
谢谢皮特。
我在“如何在风景摄影中聚焦”的文章中留下了类似的评论。bob客服联系方式bobsports官网在那篇文章中讨论了如何使用相机的自动对焦系统来确定你想要对焦的最近物体的距离。用双倍距离法将距离加倍。
我猜,如果你使用相机的自动对焦来发现到最近物体的距离(即在加倍之前),主要问题就会出现。在这种情况下,它将是你要加倍的斜边,而不是到图像传感器平面的距离。例如,如果差了一英尺,那么在本文中提供的表格的上半部分,你会得到一个不同的f位吗?例如,如果最近的被聚焦物体是5英尺远,因此,我想要聚焦在一个点,从相机传感器的平面沿地面10英尺,如果相机是5英尺高,那么从相机到被聚焦点的距离将是11英尺左右(即不是10英尺)。
也许这太迂腐了,但它只是让我感兴趣,特别是如果它有潜在的影响。
达里尔。
焦距与实际的被摄对象到相机的距离并不相同:前者只是后者3D矢量的轴向/深度分量。
假设我们在10米的距离上拍摄一堵10米宽的墙,我们将相机对准,使它的像面平行于墙,并且它的像中心在墙的中心。现在,三维矢量的轴向/深度分量是一个常数10米;但是,级三维矢量的值从墙中心的10m变化到墙左右边缘的√(10²+5²);墙壁的角落甚至离摄像机更远。
如果我们使用中心焦点聚焦在墙的左边或右边边缘,然后重新组合镜头,我们将聚焦在墙后√(10²+5²)−10 = 1.18米!选择一个与墙壁边缘相对应的焦点将正确地聚焦在墙壁上,而不是它的后面。
选择不合适的焦点很可能导致焦点错误。
谢谢皮特。
这是一个引人入胜的讨论。我怀疑我想得太多了!!
达里尔。
我一直在看这篇文章,并在我的手机上安装了这个应用程序。我曾经为我的相机和镜头携带DOF图表,寻找与光圈设置相关的最佳图像质量。对于那些不想麻烦的人,使用三脚架,不要超过f8或f11-对你的照片进行试验和错误检查,使用电缆释放/快门延迟,拍摄镜子,注意超焦距离以获得最大的景深。你会得到更清晰的图像结果!