即使出现峰值锐度,较小的光圈是否也能提供超过衍射极限的更大景深?


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在《了解曝光》(第3版,第48页)中,布莱恩·彼得森(Bryan Peterson)对现代关于衍射极限的在线常规知识有所谓的反感。网站上的答案与传统观点基本一致。请参阅什么是“衍射极限”?什么是微小孔径的好处?

但是彼得森对“摄影论坛网站”特别不屑一顾,并说他“想保持纪录”。他说的话有道理吗,还是他完全偏离了基地?

他特别指出,f / 22是使用广角镜的“最小透镜开口,从而产生最大景深”,因此,f / 22是记录从前到后的清晰度的唯一方法停止超过衍射极限是否会提供更一致的跨场锐度,即使它不是绝对那么锐利?还是衍射极限意味着在某个点上,远在APS-C dSLR的f / 22之前,一切都将变得像它一样锐利,除此之外,一切都会变得更糟?

彼得森还说:“ 在我们都拍摄电影的日子里,使用f / 22 的问题从来不是问题,今天也不应该成为问题。” 在这个站点的答案中,jrista(令人信服的是,我认为)认为限制是记录介质的功能。彼得森尽管被认为是最畅销的摄影作家,但他对电影和数字电影之间的区别没有足够的信任吗?


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我似乎还记得在某处看到问题更多是裁剪传感器上的一个因素。虽然不记得在哪里,我会想一想。我相信他会以f / 16和f / 22拍摄照片为例,但是如果他使用的是全画幅相机,我相信他是专业人士,也许这不是问题。
ElendilTheTall 2011年

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我想我们比“摄影论坛网站”有用和准确得多。我知道我已经受不了网上论坛了,因为如果不加载页面和回复页面,几乎不可能看到谁的观点受到更多尊重。
埃文·克拉尔

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@ElendilTheTall-它与像素大小有关,与传感器大小无关。因此,25 MP全画幅与11 MP APS-C(1.5倍作物)传感器具有相同的衍射极限。它的效果是非常真实的。
Itai

Answers:


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首先,这电影上的问题。如果当时布莱恩·彼得森(Bryan Peterson)不知道,那只是说明他不知道的事,不是说这实际上不是问题。

虽然有差异。首先,我们没有EXIF数据,而且大多数人没有保持足够仔细的笔记以真正知道为什么镜头X的结果比镜头Y的要清晰得多。即使对于那些保留笔记,进行真实测试的人,如服用100张相同主题的同时改变相机设置,看看有什么可行,哪些没有足够的工作,少数人每真的尽力了。

其次,对于大多数人来说,标准要低得多。尤其是在计算机显示器上查看图片,可以轻松地进行放大,以至于您看到真正的细微缺陷,而这些缺陷在合理尺寸的打印或投影幻灯片中甚至都不会出现,甚至是非常大的缺陷。

第三,涉及某种心理影响。当您以f / 22拍摄时,一切都有些模糊,因此(例如)您倾向于不那么仔细地看。大多数人永远不会真正注意到它,因为当他们(通常是在潜意识中)意识到那里没有更多的细节时,他们倾向于放弃近距离观察。相比之下,如果您以f / 5.6进行拍摄,则照片CoF大小与f / 22完全相同的部分看起来就无法聚焦,因为您可以(至少通常)看到的部分实质上是更加尖锐。

第四,很大程度上取决于所涉及镜片的质量。如果您看/玩(或说)50或60年前的镜头,则可以很大程度上取决于以下事实:按照当前的标准,它们在全开时会很糟糕。一个f / 2镜头可能很容易需要停止下降到f / 8左右,它甚至之前相当现代的标准好。镜头大开时的像差非常糟糕,以至于在许多情况下,画质仍可以提高到f / 11甚至f / 16。一个好的镜头和一个很差的镜头在f / 22时大约相等-但是在f / 8时,好的镜头会好很多

更贴近您的直接问题:是的,传感器尺寸确实有很大影响。使用较大的传感器时,您需要靠近被摄物体才能以相同的镜头焦距获得相同的取景。这意味着更大的传感器通常会降低视在自由度,因此您可以通过停止下来获得更多收益。其次,当您使用较大的传感器时,为了获得相同尺寸的打印件,您需要进行的放大幅度较小。这样可以防止由于小光圈造成的清晰度损失几乎是显而易见的。

举一个极端的例子,亚当斯和韦斯顿等许多最著名的“古典”摄影师都属于他们所谓的f / 64俱乐部。拍摄8x10(或更大)的相机时,他们需要一个很小的光圈才能完全获得任何景深,而且(从名称上显然可以看出)认为f / 64是理想的光圈。清晰度的损失并不重要,原因很简单,即它们很少放大很多。从8x10底片开始,即使是24x30的打印,也只有3:1的放大倍率,比用全幅数码相机制作3x5的打印幅面要小得多

编辑:首先,从DoF的角度来看,f / 22只是很少需要的。考虑50mm镜头在各种光圈下的超焦距:

f/8:  41 feet
f/11: 29 feet
f/16: 21 feet
f/22: 15 feet

在每种情况下,焦点对准的最近点是该数字的一半,因此从f / 16转到f / 22可获得约3英尺的焦点对准。有无疑是获得有3脚是价值近倍东西。不过,说实话:这并不是很常见-大约有95%的时间可以使用f / 22来完成这项工作,您可以使用焦点堆叠(例如一个例子)完成相同的操作获得更高的清晰度总体。

对于典型的景观,根本没有必要。例如,考虑一个带有50mm镜头的FF相机,它保持在眼睛水平(例如,离地面60英寸)的位置,附近的地面大致保持水平和水平。为简单起见,我们假定它们将相机保持在大约水平的位置。

在这种情况下,图片边缘的最近前景大约为250英寸(不到21英尺)。这意味着f / 8足够小,足以使整个图像落在DoF范围内。有人的样子真的很密切的非常的画面边缘可能能够通知,它只是比中心稍软-但他们看到的是什么仍然在边缘更尖锐和很多在中心比你更清晰是f / 22时的镜头

但是,我不得不补充一点,DoF并不是使用小光圈的唯一原因。有时我会专门使用一个微小的光圈来拍摄出比较柔和,低对比度的图像。设置f / 22(或f / 32,如果可用)可以是柔焦镜头的一种非常便宜的选择,并且当您想要像针孔相机所期望的那样柔和梦幻的外观时,f / 32可以很容易替代。

底线:完全可以通过以f / 22或f / 32拍摄来制作出非常漂亮的照片-但是当/如果您使用它,则应至少基于对预期的了解并知道您的想法来进行拍摄想要那种你会得到的照片。请勿这样做,因为布莱恩·彼得森(或其他任何人)向您保证这是正确的做法,也不应该期望f / 22上的图像与f / 11上的图像一样清晰。

让我以简短的图片结尾。这些都是从预照了镜子的三脚架上取下来的,彼此之间都在几秒钟之内,所以光线变化很小,等等。首先是整体拍摄:

在此处输入图片说明

然后在f / 11,f / 16,f / 22和/ f32时100%播种: 在此处输入图片说明 在此处输入图片说明 在此处输入图片说明 在此处输入图片说明

现在,的确,我们至少在某种程度上偷窥了像素,但也确实,f / 22和(尤其是)f / 32的质量损失非常明显。坦白地说,尽管大多数测试在拍摄平坦的高对比度目标时在f / 16时都有一些损失,但在真实照片中,f / 16并没有表现出与f / 11的所有不同。

OTOH,在f / 22时,质量的损失非常明显,而在f / 32时,结果坦率地说非常糟糕。

哦,这些都是在200mm处拍摄的。如果您相信长焦镜头将使您免于衍射的影响,请准备一些令人失望的...


因此,您的第三点似乎认为他在某些方面是正确的。如果某些部分看起来比其他部分明显更清晰,那么即使没有那么多的绝对清晰度,也可能不如均匀图片好。
mattdm 2011年

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@mattdm:我的意思是,f / 64组中的“哦,令人恐惧” f / 64并不是真的那么可怕-相对于您使用的镜头所期望的总曝光量的衍射量他们使用的光圈与使用f / 11(ish)的35mm镜头所获得的光圈大致相同,因此在本次讨论中这是一个红色的鲱鱼。

2
衍射的概率(和角度)取决于光与边缘(在本例中为光圈叶片)相互作用的概率。受衍射影响很大的光量(大约)与波长和光阑的周长/周长(边缘的长度)成正比;总曝光量与光圈面积成正比。在物理上较大的孔口处,对衍射光的总曝光量(以及因此的软化影响)的贡献与在物理上较小的孔口处成比例地减小。

1
@mattdm:我要说的是,这个问题的答案是,尽管有一些因素有利于他的职位,但他大都是错的。
杰里·科芬

3
@mattdm:我做了一些编辑,以添加更多结论,并提供了一些示例图片作为支持。
杰里·科芬

7

在数码相机上,衍射极限孔径(DLA)由传感器像素的大小确定。对于胶片,这是乳液中颗粒的大小,因此同一相机/镜头组合的DLA会根据所使用的胶片而有所不同。这是因为它与给定光圈的混淆圆的大小有关。对于数字传感器,DLA是混淆圆的大小变得大于传感器像素并开始明显影响像素级别的图像清晰度的孔径。在显示器上以100%(1像素= 1像素)观看时,DLA上的衍射几乎看不见。随着传感器像素密度的增加,每个像素变小,而DLA变宽。

DLA并不意味着不应使用更​​窄的孔。在这里,图像清晰度开始受到损害,以提高自由度。与分辨率较低的传感器相比,分辨率较高的传感器通常会继续提供比DLA更高的细节,直到达到“衍射截止频率”(更窄的孔径)为止。从尖锐到柔和的过渡并不是突然的。

一台摄像机的DLA差异很大。在佳能当前的产品阵容中,对于全画幅(36X24mm)传感器上具有18.1MP的1D X,最高的DLA是f / 11。每个像素为6.9微米宽。7D,60D和T2i至T4i Rebel都共享同一基本传感器,该基本传感器将18.0MP压缩为使用4.3微米像素的APS-C(22.3X14.9mm)格式。这导致DLA为f / 6.9。原始5D在FF传感器上扩展了12.8MP(宽8.2微米),DLA为f / 13.2。一维标记II在f / 13.2的相同DLA的情况下,在APS-H传感器上以相同像素大小使用8.2MP。

那么,一旦您选择了DLA以外的光圈,会发生什么?衍射开始对焦点绝对点处的清晰度产生负面影响。作为交换,较窄的光圈会增加名义上聚焦的景深。有些技术可让您使用最大的光圈来最大程度地提高景深。学习如何计算超焦距(或为您使用的每个焦距携带一张图表),可以使焦点尽可能地靠近相机,同时使从该点到无穷远的所有点都保持可接受的水平。焦点。在近距离和大光圈下,景深在焦点之前和之后大约相等。随着拍摄距离的增加和/或光圈变窄,是一个自由度计算器的链接,您可以用它来说明这一点。

彼得森说使用f / 22没问题时,对不对?这取决于。在像素较大的相机上,与在较小的传感器上塞满更多像素的相机相比,问题不大。如果要以相对较低的dpi和高压缩率将生成的图像调整为适合Web观看的大小,那么就算不了什么,也不会太大。如果图像以相对较小的尺寸打印,则不会有太大问题。另一方面,如果图像要用于高分辨率的大尺寸打印或在显示器上显示时严重裁剪,则将成为更多问题。


4

我知道这不是您问题的正确答案,但我想避免延长第一个(也是一个好的)答案的注释线程。

我只是采用了西门子测试模式(来自http://fotofreaks.de/fototechnik/siemensstern/Siemensstern_v1.1.pdf)并检查了我的数码单反相机(Pentax K-20D,18-135mm WR Pentax变焦镜头)的分辨率。我的测试表明,在各种焦距下,与f / 32相比,f / 11上的图像总是清晰得多。在我看来,这确实表明,f / 16以上的小孔径往往会引起负衍射,而不是增加清晰度。这也将说明您无法获得更大的焦深,因为衍射将再次达到该目标,对吗?

当然,这不是浮夸,只是一个例子,是由对所涉及的物理知识不太了解的人完成的。但我鼓励您做类似的测试。


我猜想“适当地”进行此测试,可以将图表放在近距和远距,并比较不同孔径下近距或远距聚焦距离的清晰度。
mattdm 2011年

您将需要在5英尺,10英尺和20英尺处设置三个目标。中间一个将是重点。使用佳能5DII上的50mm镜头在f / 8下,景深会从7.8英尺增加到14英尺。5'和20'的目标相当模糊,而10'的目标非常清晰。f / 16将产生6.3到17.2英尺的自由度。中心目标不会像f / 8或f / 11那样清晰,但是其他两个目标几乎可以聚焦。在f / 32时,超焦距为8.7英尺,从4.7英尺到无穷远的所有焦点都将聚焦,但衍射会减少细节。
Michael C

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并非严格回答OP关于Peterson的评论,但对某些人有用:

衍射模糊非常明确。知道了f /光圈和焦距后,几乎没有伪影就可以消除模糊。PS中的SmartSharpen,Topaz的In-focus和Piccureplus的Piccure +都可以做到这一点。反卷积在计算上是昂贵的。P+可以设置批处理,因此您可以让它在一整组pix上运行一整夜。最好在图像处理工作流程的第一步中应用该方法。

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