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镜头衍射和摄影  

2013-09-17 02:12:59|  分类: 摄影探讨 |  标签: |举报 |字号 订阅

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http://www.cambridgeincolour.com/tutorials/diffraction-photography.htm

色散是一种会严重影像摄影最终分辨率的光学现象 - 无论你的相机传感器拥有多高的分辨率。衍射英语:diffraction)是指(光)波遇到障碍物时偏离原来直线传播的物理现象, 波在穿过狭缝、小孔(例如镜头较小的光圈)或圆盘之类的障碍物后會发生不同程度的弯散传播。这种影像在摄影的一般情况下是微不足道的,因为较小的光圈通常会因为减低了镜头的色散提高了锐度。但是,但光圈很小的情况下,缩小光圈起到了反作用的效果 - 这时,相机到达了所谓的“衍射极限”,衍射问题变得严重起来。 对这一极限的理解可以帮助你获得最大的细节,避免不必要的长时曝光和高ISO速度。


背景知识

光线穿过小光圈时会发生偏离,并且互相干扰。当光圈缩得更小时,某些波长的光线这种现象会变得更加明显,这在各个不同的光圈和中心光源都会出现。

Low diffraction 大光圈            High diffraction 小光圈

由于偏离的光线经过的距离不同,它们会产生相互干扰,在某些地方会叠加,有些地方会完全抵消,这就在成像的时候产生了衍射现象

LENS DIFFRACTION  PHOTOGRAPHY - 游龙 - 影心集LENS DIFFRACTION  PHOTOGRAPHY - 游龙 - 影心集  衍射现象   

对于一个理想的圆形光圈,二维的衍射图形叫“艾里斑”,艾里斑的宽度(第一个暗环直径)用来定义一个光学系统的最高分辨率的理论值。


Airy Disk (艾里斑是点光源通过理想透镜成像时,由于衍射而在焦点处形成的光斑。中央是明亮的圆斑,周围有一组较弱的明暗相间的同心环状条纹,把其中以第一暗环为界限的中央亮斑称作艾里斑。)
airk disk with rings     3D view of airy disk 三维的虚拟图像

当艾里斑中央强度的直径相对于详解的像素更大时,对图像的视觉效果就会造成影像。一旦2个艾里斑的距离小于各自宽度的一半时,它们就变得不可分辨了。

Airy disks resolved 勉强可分辨    Airy disks not resolved 无法分辨

衍射确定了独立于像数或底片大小因素的基本分辨极限。它只取决于镜头的光圈值和图像的波长。你可以将它理解为摄影的最小理论像素。这些产生问题的衍射是渐进的,优先于极限分辨率,艾里斑的部分重叠会降低小范围内的反差。

由于艾里斑的大小也受光线波长的影响,三原色里的每种颜色的衍射极限对应于不同的光圈值。

另一个使情况变得更复杂的是传感器对形成最终颜色的算法,导致当衍射极限发生时,绿光会先失去细节和损失像素级别的亮度。而蓝光发生这种情况所对应的光圈更小

以下是Canon 20D 光圈值从F8 到 F22 色散对画面质量的影响:

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几个实际应用中应该注意的方面:

衍射对清晰度的影像在相机稳定,速度等因素之后。

衍射通常是可以接受的 比如你需要用较小的光圈换取更大的景深;或者更小的光圈换取更慢的快门。衍射只是你考虑选择曝光参数是的一个因素。

不能说“大光圈比小光圈要好” 很多镜头有介于最大和最小光圈之间的最佳光圈

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