长焦相机的背景虚化漫谈

长焦相机的背景虚化漫谈 

 

  天冷了。年老体衰，没有勇气冒着低温出外玩相机，蹲在家里做点功课。自以为小有所得，公诸论坛，企望于摄友们有所帮助。

   

背景虚化是人们拍摄特写照片时的普遍追求。实现背景虚化的基本招数就是那么几条：光圈大、焦距长、主题近和背景远。多数摄影爱好者是定性地知道，而未能定量地掌握。单反族，基于硬件的优势，实现背景虚化不存在困难：f/2.8以上镜头比比皆是，可以“一招通吃”；而对于追求“轻松一机走天下”的广大非专业摄影爱好者，在缺失大光圈优势的前提下，如何用自己的长焦爱机实现背景虚化？只好在焦距、物距和背景上谋求出路了。

 

讨论“虚化”，还得从“景深”说起。

 

以从拍摄主题到相机镜头的距离（即“物距”）为基准，分别推后、拉前若干距离，以这个范围内景物成像保持清晰为界。这个“成像清晰”的范围就是所谓“景深”。摄影光学对景深有成熟研究结论。景深受四个条件制约，它们是：1、镜头焦距，2、物距，3、镜头的实际通光口径（用光圈f / n表示），4，允许弥散圈直径。具体文章网上不少。其中，个人认为《景深公式與超焦距離公式證明推導 老詹》⁽¹⁾(据说作者是一位台湾教师)是准确并充分的。文章中既有景深公式的完善推演过程，还有未经简化的原公式，这是其它文章没有的。网上还可以下载免费的“摄影计算器”⁽²⁾,它几乎包罗了摄影涉及的所有计算功能，也包括景深计算。也就是说，景深计算问题已经定量地解决了。

人们常把景深范围之外划归了“虚化”范围，把背景虚化等同于景深的否定。网上出现过大块文章，罗列了用“自动景深计算器”计算出来的25种数码相机的前、后景深数据，并据以将这些相机“在人像拍摄中的背景虚化能力”评比了一番⁽³⁾。遗憾的是，按照这套严格计算得到的数据操作，得不到理想的背景虚化效果。

不是 “摄影计算器”有什么差错。问题在于我们的概念不准确，参数设置不当。具体就是公式中“允许弥散圈直径”的取值。

关于“弥散圆”，请看老詹文中的主图：

 

 

摄影，在完成对拍摄主题（人或物）对焦后，主题(Lo)的每一个图元的散射光经过镜头透镜折射，点对点地汇集在相机的感光平面即成像平面(图中“底片_q”)上，精确成像。背景和前景中的非主题物(Lof和Lon)则只能分别在成像平面的近侧(p平面)和远侧(r平面)精确成像，而在成像平面上留下的是一个圆斑(u'v')，即“弥散圆”。弥散圆的大小与该物体距主题物的距离成正比例，当弥散圆直径(a)小到等同或近乎人眼能分辨的最小点时，也就意味着画面上对应的景物看起来是清晰的了。这就是景深公式中“允许弥散圆直径”的取值原则。具体的取值综合考虑人类视觉分辨能力、成像面尺寸、镜头特征，甚至因研究者的特殊立场而有所不同。就135相机而言，取 0.03mm是广泛认可的⁽⁴⁾。这也是一般“摄影计算器”、“自动景深计算器”等的默认值。

从0.03mm这个默认值的产生过程就知道，取这个值计算出来的景深是人眼中图像清晰度的边界，从这个边界开始向外，弥散圆增大到人眼能够感知，也就是图像开始不清晰而已，还谈不上“虚”。因此推论：寻求“背景虚化”的起点仍然要用景深公式，不过要给弥散圆设定一个足够大的值，一个足以保证背景充分模糊达到起码虚化要求的值。

这个值不象那个0.03mm那样，可以从人眼分辨能力推理入手。网上也没有标注弥散圆参数的照片。考虑再三，决定走一条笨笨的路：拍摄出来直接观察决定取舍。

老詹的“景深遠點公式”： Lof = f²*Lo / (f²-a*Lo*n+f*a*n)         ——[公式I]

从上式推导出弥散圆的计算式：a = f²*(Lo- Lof) / ( Lof*n*(f- Lo) )  ——[公式II] 

                                   ( Lof_景深遠點；  Lo_物距；  f_焦距；  n_光圈；  a_弥散圆直径 )

 

度量放置相机（FZ35，上三角架)、主题（一幅A4画，物距2米）和“背景”（粘贴着平行线条图片的盒子，距相机2.65米）；以3、5、7、9倍变焦，与焦距对应的最大光圈，点对焦，开闪光，用投射灯给“背景”补光，2秒自拍，拍了四幅图片。

查取诸图片的焦距值（手操作变焦杆极难定准变焦倍数），计算诸图的弥散圆直径列如下表：

 

 

现在看照片： 这是“道具”：

摄影机型号:DMC-FZ35 光圈:f/3.2 快门:10/300 感光度ISO:80 焦距:9.8mm 拍照时间:2009:11:27 13:45:35

第一幅  焦距101mm片(弥散圆直径0.37mm)的局部。片中的背景图的清晰程度不如主题，但完全说不上“虚化”。而它的“弥散园直径”0.37mm已经是景深允许弥散圆的12倍。

摄影机型号:DMC-FZ35 光圈:f/3.6 快门:10/400 感光度ISO:80 焦距:18mm 拍照时间:2009:11:27 14:04:53

第二幅  焦距138mm片的局部，弥散圆直径0. 7mm，是景深允许弥散圆的20.3倍。背景明显模糊，不敢言虚。

 

   
摄影机型号:DMC-FZ35 光圈:f/3.6 快门:10/400 感光度ISO:80 焦距:24.5mm 拍照时间:2009:11:27 14:05:11

第三幅  焦距196mm片(弥散圆直径1.41mm)的局部。当得起“虚”字了。

摄影机型号:DMC-FZ35 光圈:f/3.7 快门:10/500 感光度ISO:80 焦距:34.9mm 拍照时间:2009:11:27 14:05:35

第四幅  焦距251mm片(弥散圆直径2.39mm)的局部，不需要说什么了。 

摄影机型号:DMC-FZ35 光圈:f/3.7 快门:10/600 感光度ISO:80 焦距:44.7mm 拍照时间:2009:11:27 14:05:55

 

直观感觉：弥散圆直径取值1.2mm,当可保证虚化效果。这个数值是计算景深采用的允许弥散圆直径的四十倍！

显然并肯定：只要弥散圆直径取值足够大，就可以使用老詹先生文中的景深公式或“摄影计算器”取得可靠的参数，拍摄出满意的背景虚化片子了。此时的“景深公式”也就变成了“背景虚化起点公式”。

我认为：除了迄今为止人们常说的那个（景深）“允许弥散圆直径”，不妨把现在我们为界定虚化背景起点的弥散圆直径命名为（虚化）“必须弥散圆直径”，并暂取1.2mm作为它的默认值。

 

现在让我们在此基础上，就前边提到的“光圈大、焦距长、主题近和背景远”做一些探索。

从公式I可知，弥散圆直径、光圈、焦距、物距及背景距等五个参数构成一个相互关联的，完整的和封闭的圈子，不能分割(数学术语好像叫“共轭”)，其中任意一个可以并必须由其它四个决定。具体到本文主题，计算景深(弥散圆直径取0.03mm)或背景虚化起点（弥散圆直径取1.2mm）时，必须光圈、焦距、物距及背景距等四个参数齐备，多一个无用，少一个不行。这个原则在研判关于景深/虚化的计算方法与理论时，具有一票否决之能。

选常用的人像拍摄参数：焦距85"150"200"300mm，物距（相机到人）1.5"2.5"3.5"5M。光圈范围f/1.4至 f/8，使用“景深遠點公式”计算得表二，“光圈越大，虚化越好”得到验证。“当需要虚化背景的时候，首先把光圈开到最大”的做法成立。                

    从公式II（弥散圆直径计算公式）得知：弥散圆直径与光圈倒数成正比。现有长焦数码相机的光圈范围从f/8 到f/2.8，对应的弥散圆直径增加不到3倍。光圈对背景虚化能作的贡献就这么多。相比之下，弥散圆直径是与焦距的平方成正比，而当前焦距300mm以上的长焦机比比皆是。可见就改善背景虚化言，增大焦距的效用和幅度都大得多。遗憾的是焦距的增加并非完全自由的。

 

增大焦距受到的约束不是相机的最大焦距而是构图取景，因为焦距增大导致视场宽度收缩⁽⁵⁾。具体的计算公式十分简单：

      W = 36 / f * L        { 视场宽度(米) = 36 / 焦距(mm) * 物距(米)   36——135底片宽，MM  }

也算张表来看看：

 

显然，若单化地把“焦距长”奉作绝招，往往会遇到这个视场宽度问题：变焦打到13/15倍，拍小小对象尚可，拍大活人就有麻烦了。竖向取景构图，半身像要退到10米开外，全身像当然得退更远。

 

    不退那么远行不行？换言之是把12倍以下变焦，或说300mm以下焦段用起来，能不能虚化背景？

取变焦倍数5至14，物距 3至16米，光圈为各焦距对应的最大，取1.2mm作为“必须弥散圆直径”，计算相机到虚化起点的距离，得下表：         

    表中的长度单位全部是“米”，为了看起来方便，只取整数或一位小数，大于45米者当作无限远对待。

 

表四定量地说明“大变焦”和“近主题”与背景虚化的关系：保持“物（主题）距”不变时，增大焦距使虚化起点向“物”靠拢；这个靠拢效应是随焦距的增大而递减的。保持焦距不变时，增大物距将把虚化起点推向远方；这个推远效应是随物距的增大而递增的。

表三和表四更是具有实用性的表。综观这两张表可见，在6至10倍变焦区间，存在若干可以拍得虚化背景半身人像的物距/焦距组合，并非只能更大的变焦配合更远的物距拍摄。真正让长焦机束手的是拍摄全身成人，没有多少办法可想。

    从这两张表直接查取有关参数，可以得到与前边第三幅照片“背景”近似的背景虚化效果。遗憾的是，虽然不用你自己再算，这一大堆数字还是够麻烦人的。

那再概栝一下：光圈开到最大，注意拍摄主题以外空间不要太大，让背景到相机的距离比拍摄主题距离大一倍以上，基本上可以保证背景虚化。如效果不理想，那就和拍摄主题同步后移，增大与背景的距离——当然，这样操作的可靠性逊于直接查表。

玩外摄时，主动运用余地最大的是“背景远”。选择最开阔的环境，是不会错的。

 

 

有心人不妨试试，然后返回个信息——砖或花……

 

补充：

写本贴子之初，设想有了“必须弥散圆直径”概念和默认值，可以把过去不好用的“f/calc.exe”用起来。后来试了试，觉得它有一些不方便之处。干脆自己动手，用Delphi环境写了一个小软件，取名“Fxhjsq.exe”，中文名“背景虚化/景深计算器”。发到了论坛里，供摄友使用。链接：http://dcbbs.zol.com.cn/60/84_595687.html。

 

 

 

备注：

  1、《景深公式與超焦距離公式證明推導 老詹》

链接：old.photosharp.com.tw/photo123/dof2/dof2.htm

      2、fcalc.exe   

             链接：http://www./soft/1026.html， 

3、《各种相机在人像拍摄中的背景虚化能力》，

       链接：http://itbbs.pconline.com.cn/dc/6461703.html

4、《模糊圓的深度討論》，

       链接：http://www./institute/leica-dof.htm

5、我认为一般讨论摄影的视界宽窄采用“角度”为单位不够直观和通俗。本文直接采用长度，亦即拍摄主题所在平面上的视界宽度表示，单位取“米”(M),以期直观方便。