調(diào)焦清晰平面沙姆定律

1、第一，調(diào)焦的時候在做什么？都知道 1/U+1/V=1/F ，即 1/物距 +1/像距 =1/焦距 ，在實際的拍攝過程中，不討論變焦*之類的復(fù)雜情況，只討論最簡單的情況，焦距F 是一定的，那么調(diào)焦一定是在調(diào)整鏡頭位置、膠片平面位置或者是整個相機的位置，這里默認被攝物是不動的，比如在拍一座山。在某一位置上，恰好1/U+1/V=1/F ，這時候我們說調(diào)焦調(diào)好了。歸納一下，只有如圖中所示的三種：相機架好了，不動，被攝物不動，通常這個時候我拍片，就是希望被攝物能在膠片平面上有清晰的成像。也就是說，是希望膠片平面與像平面重合。這樣的話，從物理上來說，滿足被攝物在膠片平面上清晰成像的鏡頭位置已經(jīng)確定了，只是

2、現(xiàn)實中鏡頭的位置不在應(yīng)該在的位置上，這樣，我們通過移動鏡頭來找到那個理論上的鏡頭位置。當然在移動鏡頭的時候，鏡頭到被攝物的距離、鏡頭到膠片平面的距離是在改變的。應(yīng)該注意的是：因為我們希望在膠片上成像清晰，這一默認的事實，限定了U+V的值，這樣就有兩個已知條件了，焦距F 和 U+V，這就是一個初中學(xué)過的，只有單解的二元一次方程組。也就是說只有一個鏡頭應(yīng)該在的位置，調(diào)焦就是找到 這個客觀上已經(jīng)存在的位置。這是絕大部分小數(shù)碼、135、120 到大幅最常用的調(diào)焦方式。即使是所謂的后調(diào)焦、內(nèi)調(diào)焦，也是一樣，那是通過特殊的鏡頭設(shè)計，在外部沒有變化的情況下，通過內(nèi)部鏡片的移動達到移動鏡頭主點* 位置，從而達

3、到調(diào)焦的目的。鏡頭主點的移動等同于鏡頭的移動，這一點太專業(yè)了，再說我也說不清了，呵呵。還是架好相機不動，被攝物也不動，如果鏡頭的位置不動，那么物距就是一定的了，這樣U和 F 都確定了，V也就已經(jīng)確定了。這時候要想達到膠片平面與焦平面重面重合，那只有移動膠片平面去“湊”到與焦平面重合。當然這種方式只有大幅相機才可以了，就是移動后組，也可以達到調(diào)焦的目的。當一個最簡單的相機，鏡頭和膠片都已經(jīng)固定了，不能做相對移動，那只好移動整個相機，改變鏡頭與被攝物之間的距離，也就是物距，來達到調(diào)焦的目的了。這時候是像距V、焦距F 確定，物距U 也就確定了，只是相機放的地方不對，只好移動相機去“湊”到合適的物距U

4、。這種方式也不是不常用的，我們常說的陷阱法對焦，原理上就是這個道理，只是相機沒動，是被攝物在動，仍然是相機和被攝物之間的距離在調(diào)整。D. 組合方式，這個就不多說了，就是上面三種方式中用到兩種以上方式最終達到調(diào)焦的目的。道理都 是一樣的，可以分解開來理解?？偨Y(jié)一下：(1) 焦平面和膠片平面是不同的，不是理所當然是一個，調(diào)焦就是要讓兩個平面重合； (2)調(diào)焦通常都是在實際操作中去“湊”一個理論上已經(jīng)存在的值 。為什么一定要強調(diào)這是一個默認的事實呢？如果拋開這個事實，那么，一片鏡片放在那里，對于它前面的任何一個物體來說，在鏡片的后面都會在某一位置有清晰的成像，這是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，是客觀的物理上

5、的事實，是不需要討論的。但我們現(xiàn)在用一臺相機攝影，所以規(guī)定了要成像的平面，于是就有事情需要討論了，因為相機的結(jié)構(gòu)及我們的希望對成像做出了限定。變焦鏡頭：通過移動鏡頭中一些鏡片的位置來改變鏡頭的焦距的鏡頭就是變焦鏡頭。不討論如何實現(xiàn)的，只討論與調(diào)焦有關(guān)的一點。通常， 變焦鏡頭設(shè)計的時候，會盡可能讓鏡頭在變焦過程中主點* 的位置在U+V不變的情況下按沙姆定律的規(guī)律變化，這樣，調(diào)焦后，再推拉，不會改變焦點的位置，使用起來很方便。但這很難，所以多少會有些主點變化，如果對焦點還在景深范圍內(nèi)，一般也不容易被發(fā)現(xiàn)，但一些大變焦比的鏡頭，從最近推到最遠、從最遠拉到最近，通常都還要再次對焦。* 鏡頭主點：如果是

6、一個簡單的凸透鏡，它的中心點就是它的主點。通常我們現(xiàn)實中使用的鏡頭都不是一個理論上的理想簡單鏡片，是有厚度的，而且一般來說，現(xiàn)代鏡頭為調(diào)整各種像差，都是由多片鏡片組成的，情況是無以復(fù)加的復(fù)雜。所以通常在進行計算或者實際運用中都會把現(xiàn)實中的鏡頭簡化為一個相當?shù)暮唵瓮雇哥R，這個簡單凸透鏡的主點，就是這個鏡頭的主點。當然這個主點有可能就是實際鏡頭的中心點，但一般來說，除非是完全對稱設(shè)計的鏡頭，主點都不會是鏡頭的中心點，而且有些鏡頭的主點根本就不在鏡頭內(nèi)部，比如遠攝型結(jié)構(gòu)的鏡頭，主點就在鏡頭的前方；而單反相機廣角鏡頭使用的反遠攝結(jié)構(gòu)，主點是在鏡頭的后部，這是因為單反相機的鏡頭因為有反光鏡的存在，不能足

7、夠近的靠近膠片，所以只能使用反遠攝這種主點在鏡頭后面的結(jié)構(gòu)，這樣就相當于鏡頭非?？拷z片。* 陷阱法對焦：經(jīng)常地，對運動很快的被攝主體，調(diào)焦尤其是手動對焦的相機，根本無法保證能準確的對焦，這時候會用到陷阱法對焦。事先按鏡頭上的標記調(diào)好一個焦點位置，比如說是3m，然后等運動的物體進入大致3m的距離時按下快門。在有一定景深的幫助下，這種方式的成功率要比每次去調(diào)焦高很多，即使是自動調(diào)焦相機也可以這么做。對于非常快速移動的被攝體，還可以根據(jù)經(jīng)驗提前按快門，把快門的延遲時間也計算在內(nèi)，給出一個提前量，就像是機槍打飛機，不給提前量是打不到的。在攝影技術(shù)中，常常講到很多的平面，則開始的時候，差不多每個人都會

8、被弄暈。這里最主要的原 因是各種攝影技術(shù)的書籍、文章里面對同一個平面可能會有很多的說法；其次是人們在討論時，常常會把 那些通常在同一位置的不同平面混為一談，結(jié)果就是，非常容易讓一個初學(xué)者或是一個剛剛想讓自己從理 論上深入一點的人把概念搞混。當然，我們要說，通常情況下，有些問題不會顯現(xiàn)出來，怎么理解都不會 影響最終的結(jié)論，而且討論起來，大家也都能理解，但一深究就會問題百出，而且這類問題一出現(xiàn)，常常 就會很難說得清楚了。第二、清晰平面在哪里？接著前面的說，前面把關(guān)于調(diào)焦的事說了一些。在調(diào)焦里盡可能少的提到平面* 的事，但還是很難完全不提，所以在下面的說明里面還是解釋了一些。調(diào)焦里我們講被攝物、鏡頭

9、、被攝物的成像， 但被攝物是一個立體的，但光學(xué)里，一個立體的成像也會是一個立體的，可惜的是我們的膠片、CCD、CMOS都只是一個平面，所以， 從光學(xué)上講真正清晰成像的被攝物應(yīng)該是一個平面，這個就是我們說的清晰平面。清晰平面在哪里？還是看圖說話。上面圖中是一般相機中清晰平面的示意圖。這里所謂一般相機，是指鏡頭光軸（中心線）與焦平面中點重合且垂直的相機，說這樣的相機是一般相機，是因為我們通常見到的135、 120和數(shù)碼相機絕大部分都是這樣的。在這種情況下，就是滿足最直觀的1/U+1/V=1/F的那個被攝物平面。從實際操作上來說，清晰平面所在的位置，是與調(diào)焦的動作相關(guān)的，這一點在 調(diào)焦里已經(jīng)說明了。

10、當調(diào)焦結(jié)束時，清晰平面就是對焦點所在的、與鏡平面和焦平面平行的那個平面。從數(shù)學(xué)上來說，通過一個平面外的點與這個平面平行的平面只有唯一的一個。所以每當對焦結(jié)束時，清晰平面只有一個 。從光學(xué)上來講，絕對清晰的平面是只有一個，這個平面是沒有空間厚度的，但我們在實際拍 攝中看到的不是這樣，因為我們看到的照片不是這樣的，這就是另一個概念：景深。要把景深講清楚，也是要很多篇幅的，這里不講，只要看圖中給出的清晰范圍就可以了。各種平面。在講到相機的光學(xué)原理的時候常常會提到很多平面，但很多平面的提法在很多圖書和文章里是不同的，造成很多不必要的誤會和誤解。最主要的兩個很容易出問題的平面就是像平面 和 物平面 。先

11、說 像平面 ：我的理解，像平面就是指被攝物通過鏡頭成像的那個平面，這個平面通常也叫焦平面。比如常說快門有兩種，一種是鏡間快門* ，一種是焦平快門。這個焦平快門就是非?？拷蛊矫娑妹?。非常容易混淆的一個關(guān)于平面的概念是膠平面。膠平面是指膠片平面，通常膠片平面與焦平面是重合的，這在調(diào)焦中已經(jīng)有了說明。物平面 是被攝物所在的平面。所以，物平面也就是被攝平面，從光學(xué)角度講，也應(yīng)該就是清晰平面。在相機里面講的平面，都有兩層含義，一是數(shù)學(xué)上的平面，代表的是一個無限大的概念；二是一個具體的平面，這是有物理大小的，比如我們講清晰平面，不管怎么講，它都不能算是一個絕對的數(shù)學(xué)上的平面，而是有物理大小的，是和鏡頭

12、的視角、鏡頭的位置、周圍的遮擋物等相關(guān)的，比如上圖中地平面以下的部分，理論上是在清晰平面里，但實際上沒任何意義。* 鏡間快門是做在鏡頭中間的，通常是在鏡頭內(nèi)部通光孔徑最小的地方，這樣鏡間快門可以做得比較小，一般是由幾片可開合的金屬葉片組成的。鏡間快門的好處是，由于曝光是全畫面同時進行的，所以可以全部速度都閃光同步；但鏡間快門的最高速度有限，通常最快到1/500 秒。一些老式相機和大畫幅相機的鏡頭都是帶有鏡間快門的，著名的Hasselblad V 系列相機的鏡頭都是鏡間快門。焦平快門是在非常接近焦平面處的，一般都是簾幕式快門。簾幕式快門由兩片金屬或特種布組成，曝光時，第一個簾先向從一邊向另一邊打

13、開，在不同曝光時間相應(yīng)的時間后，第二簾從同一邊向另一邊走，這樣，第一簾打開，第二簾關(guān)閉，在兩簾之間形成一個透光的縫隙，這個縫隙劃過整個膠片。實際上是對整個膠片進行了一次分時的曝光。當曝光時間長到一定程度的時候，第一簾全部打開，第二簾才開始關(guān)閉，從這個速度開始到更慢的速度，都是對整個膠片同時曝光，所以這個速度通常就是閃光同步速度。焦平快門的好處是可以有非?？斓目扉T速度。但是閃光同步速度會比較低，另外由于在高速曝光的時候是分時的，所以在拍非?？焖龠\動的物體的時候會有變形。第三、沙姆定律是什么？所謂沙姆定律就是當被攝體平面、影像平面、鏡頭平面這三個面的延長面相交于一條直線時，即可得到全面清晰的影像。

14、沙姆定律只適用于使被攝體的一個面 在影像上得到全面合焦，即從被攝體最近點到最遠點都可以完全清晰地表現(xiàn)，不論這個面在哪個方向上。沙姆定律是一個玩大幅攝友口中常提到的一個概念，這是與玩135、 120 不同的。135、 120玩家很少會玩到用這個概念，因為135、 120 通常的相機不能調(diào)整清晰平面，除非購置了昂貴的可俯仰、搖擺鏡頭的玩家（Canon單反相機鏡頭里就有這樣三個怪物 TSE24、 45、 90，都是萬元級的頂級鏡頭）第四、沙姆定律有什么用？還是看圖吧。不過這里不想把圖畫得更直觀了，主要是想要那樣的圖，網(wǎng)上有很多。下面這幾張圖，主要是從鏡頭俯視的角度，還看清在鏡頭俯仰時的清晰平面的變化

15、。要想真的搞清楚，最好是有一臺機器在手里操作一下，對著圖印證一下，就會非常清楚了。有時候如果想從理論上講清楚一件事，要用很長的篇幅，還不一定能說明白，但一上手，立刻清楚了。呵呵，當然那也是要一點空間想像能力的。只是我這里并不想把所有的事情都說清楚，我也說不清楚，只能用這幾張圖來表達一下我的理解吧。這張圖顯示了對焦點的不同，清晰平面的不同，沙姆定律講的就是一定會有圖中的那個“三”的存在。鏡頭的角度不變，焦平面不變，這條線也就確定了。那么，對焦點一旦確定，數(shù)學(xué)B 對焦點的清晰平面被想像一下實際的情況，如果這時在鏡頭前有三個高矮不同的物體依次排開，所用的光圈的景上面這兩張圖說明了在不同的情況下，清晰

16、平面的變化?？梢宰鰹橐粋€實際操作中的參考，具體的作用可以在實際操作中去印證。比如對焦距離不變的這張圖，對一個點對好焦以后，做鏡頭的角度改變，清晰平面的變化就會是圖中所示的方式。再有，從上圖中看到，紅色的清晰平面相對于紅色的鏡頭視角來說，幾乎可以說是從鏡頭前一直延伸到無窮遠處。這一點也是大幅風(fēng)光攝影里特有手段，再加上22 甚至于 45 的小光圈的大景深，幾乎可以實現(xiàn)從攝影師腳前一直到無窮遠處全面清晰。這是一般相機做不到的。要想知道這個定律有什么用？要我說，如果實踐過了，定律沒什么用，誰還在拍攝過程中心中去默念什么定律啊。第五、沙姆定律也有限制，極限是什么？上面這張圖就顯示了在實際操作中可能會受到一些限制。第一就是鏡頭的后視角，我們當然不能希望鏡頭的后部視角能有180 度，首先要通過鏡頭能看到膠片吧？看不到，再怎么調(diào)不也是瞎搞？這是第一個限制：按上圖，鏡頭的后視角的下邊緣最多能調(diào)整到與膠片的下邊緣對齊，再調(diào)整