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景深外的模糊程度

searchman wrote:

不同片幅同使用同樣視角鏡頭,同光圈下大片幅的景深短、模糊程度大,
但若固定同樣視角,小片幅的光圈以同等焦距比例放大的話,兩者模糊程度會一樣,
例如在同樣的地點距離拍同樣的主體:
FF 80mm f/4.0
APS 50mm f/2.5 (80/1.6=50, 4/1.6=2.5)
4/3 40mm f/2.0 (80/2=40, 4/2=2)
這三張片幅不一樣,但洗成 4x6" 的照片會一模一樣,連景深及模糊程度都一樣,
因為這三者的拍照模糊曲線是貼在一起的,可以說是同一條曲線了。

不過,模糊程度畢竟是客觀的,並不能表達鏡頭散景的特色,
例如同樣某個光點的模糊程度是5的話,散開來的光暈直徑大小差不多一樣,
但A鏡頭可能是多邊形,B鏡頭可能是圓形,C鏡頭可能是橢圓形...

先這樣!


有興趣的朋友,可以參考一下2002年在LFC的一篇文章:
http://www.leicafanclub.org/institute/leica-dof.htm

其中一段文字寫道:

穿越影像平面的光束的形狀,很像是沙漏時鐘,它的正式名稱為「焦散面」(caustic surface)。這個焦散面的外型變化,與像差校正程度有很大的關係,因此設計人員的諸多考量,也會影響到焦散面的形狀。在一張照片上,其實有兩種不同意義的焦平面。其中一種我們稱為「光束焦平面」(paraxial focal plane),理論上它是影像成像的最佳位置,有最大量的光束集中在這一平面上,光束形成了一個很小的高密度核,但是外圍有著大面積、低反差的光暈。因此光點雖然小,但對比卻很低。

另外一種情況,是光束本身形成了一個直徑最小的光暈圓,稱為「最小模糊圓」(Circle of Least Confusion)。光束形成的「核」直徑會較大,但是外圍的低反差光暈卻比較小,整體有較高的反差。

對於一支特定焦距的鏡頭而言,設計人員會選擇一個最佳解決方案,一般而言,焦平面會落在上述這兩種極端之間。
(這段文字已獲同意轉載)

鏡頭設計人員決定將鏡頭的聚焦面設定在「最高解析度焦平面」以及「最佳對比焦平面」,或者在這兩者之間,設計人員可以靠自己的主觀以及美學觀點來決定鏡頭的焦平面要落在區間中那一個面上,才會有他認為好的光學表現。這個決定也會影響到焦散面落在焦平面上的成像品質。

這些落在焦平面上的影像的特性,只用景深公式也是看不出來的。坦白說個人不很認同將所謂的「景深外模糊程度(散景)」量化這個概念。

散景,除了是一種光學特性外,幾乎只是個人的美感經驗的象徵。我倒是建議我們應該多關心一點美感經驗的分享。
銀牙烈虎 wrote:
這些落在焦平面上的影像的特性,只用景深公式也是看不出來的。坦白說個人不很認同將所謂的「景深外模糊程度(散景)」量化這個概念。
散景,除了是一種光學特性外,幾乎只是個人的美感經驗的象徵。我倒是建議我們應該多關心一點美感經驗的分享。
感謝指導,已將 excel 檔拿掉!

不過我想我提供的東西如同 MTF 一樣,單純是提供科學的數據供參考,
只是 MTF 是實際鏡頭測試表,模糊程度表是提供光學原理的曲線,
雖然一樣都是冷門的東西,但我的東西還更冷一點。
人生處一世,其道難兩全,賤即苦凍餒,貴則多憂患, 唯此中隱士,致身吉且安,窮通與豐約,正在四者間。
您客氣了,只是有許多疑問需要透過對話來理解。

我們了解景深範圍與主體、背景的相對關係,對攝影構圖的確有幫助。但是,現在SLR/DSLR當道,景深效果、散景可以用肉眼(或LCD)觀察,並藉此判斷的話,所謂的「景深外的模糊程度」,為何要用比值的數據來量化呢?

如果有必要數據化,或者為使用傳統底片的連動測距相機(因為連動測距相機無法預覽景深)提供參考,那麼我們可以說:模糊程度比值5,比模糊程度2「更模糊」。但這個數據對整體散景,會產生什麼樣的視覺感受和作用?在沒有看到實際成像之前,我們如何去描述「模糊程度5」和「模糊程度2」呢?

又,模糊值的數據或曲線,如何實際應用在攝影(如DSLR、SLR)上呢?竊以為用來比較各片幅的相對散景,似乎是大材小用了些?
銀牙烈虎 wrote:
您客氣了,只是有許多...(恕刪)

我是有一些想法,但由於我沒有足夠的器材來發揮,這點在發表文中有提到;

另一個想法是,
原本想自己寫一支程式去表達影像,但因工作及家庭沒有太多時間可以發揮,
這程式只要設定好拍攝的狀態,就能馬上看到散景的成果,
也很方便去比較各種不同系統的景深及成像效果。
畢竟不是每一個人都有財力或管道玩到各種相機各種鏡頭,
有了這個曲線的數據,再加上一些影像素材,
我就能把各種攝影系統+鏡頭的影像模擬出來,就像模擬拍照一樣。

還有,其實很多人以為景深淺就代表模糊程度會比較大,然而我們可以看圖一,
整體而言 FF 的 300/5.6 的模糊是比 FF的 50/1.8 及 APS的 50/1.8 來得大,
然而我們卻在圖二發現 FF 的 300/5.6 的景深是比較長的。

會研究到模糊程度,最主要在於一開始我是玩 DC 開始的,
由於 DC 天生極度不利於淺景深,缺乏之下因此特別渴望,
所以對這方面研究得多一點點。

不過我還是覺得好冷喔~~~
人生處一世,其道難兩全,賤即苦凍餒,貴則多憂患, 唯此中隱士,致身吉且安,窮通與豐約,正在四者間。
偶爾做一些學術上的探討
雖然對拍出好照片不太有幫助
但也是增加知識的一種方式
上面所有的圖 都只是景深公式的探討
但數學公式總是讓人摸不著頭緒
用圖表來看比較容易理解

鏡頭的散景算是它的個性
同焦距同片幅的鏡頭幾乎不會有相同的散景
很糊的背景 不見得比略糊好看
糊得快也不見得比糊得慢好看
一張受歡迎的照片 還需要其他諸多條件配合
才能成就
經驗 也是其中之一

就像許多艱澀的科學一樣
有一些經驗後再回頭看看理論
會有種如沐春風的感覺..
searchman wrote:
這程式只要設定好拍攝的狀態,就能馬上看到散景的成果,


哇.....這個的確是超高難度的想法啊!!您打算怎麼計算散景(焦散面上的光路)落在焦平面上的光暈圓(airy disk)?

以135相機片幅為例,50mm鏡頭使用變形雙高斯設計和使用Biogon對稱式設計,在同光圈值、同拍攝距離下,景深範圍也許很接近,但散景的品質卻各有特徵。所以首先您得認識鏡頭設計(像是在哪一面鏡片使用非球面...)、光圈葉片位置與散景的關係。此外,鏡頭的像差校正程度的高低,也會改變散景的分布。

坦白說,一支像差矯正至接近完美的鏡頭,在聚焦面上成像絕對比70年代的老鏡頭要銳利,但是,散景的觀感,說不定還比不上老鏡頭呢!


銀牙烈虎 wrote:
哇.....這個的確是超高難度的想法啊!!您打算怎麼計算散景...(恕刪)

我是把鏡頭當做完美鏡片去處理,暫時不去考慮各鏡頭的特性;
這方面並不難,昨晚花了幾個小時就把散景的程式寫好了,
也實測過圖檔沒問題了,只是在效能及一些設定的彈性上需要改進空間。

確實,即使科學數據是最客觀的,但鏡頭的特色並非科學的數據可以表達,
連舉世公認的 MTF 也不能告訴你一顆鏡頭對色彩的演譯個性及散景特色。
然而它仍有其價值,不是嗎?
人生處一世,其道難兩全,賤即苦凍餒,貴則多憂患, 唯此中隱士,致身吉且安,窮通與豐約,正在四者間。
searchman wrote:
我是把鏡頭當做完美鏡...(恕刪)


很好奇您是使用何種運算法來模擬「模糊程度」?
銀牙烈虎 wrote:
很好奇您是使用何種運算法來模擬「模糊程度」?

問得好!
其實一般的影像處理軟體,
即使是頗負盛名的 Photoshop 都沒辦法把散景處理得跟像鏡頭拍出來的一樣,
因為主體及背景的各物件的遠近不一,若沒有各個遠近資料及模糊曲線,
則無法做得跟鏡頭拍的散景一樣,畢竟畫面上每個東西的遠近及模糊程度都不同。
所以只要能夠設定好個別物件距離,配合模糊曲線,就能將畫面模擬出跟鏡頭拍的一樣。

我想,攝影畢竟有很多層面,
美學素養好的人,拿傻瓜相機都可以拍得比別人用單眼拍的好。
器材玩得熟的人,可以拍到自己想要的畫面,而美學的部分就看個人造化。
而原理清楚的人,能夠看透一切破除盲點,但國人多不重視這方面。

有時候會發現,即使真的有光影美學素養而能拍出好照片的人,
也難免會有一些原理上的認知差距而有誤人子弟之嫌,但自己人微言輕又使不上力。
人生處一世,其道難兩全,賤即苦凍餒,貴則多憂患, 唯此中隱士,致身吉且安,窮通與豐約,正在四者間。
searchman wrote:
其實一般的影像處理軟體,
即使是頗負盛名的 Photoshop 都沒辦法把散景處理得跟像鏡頭拍出來的一樣,
因為主體及背景的各物件的遠近不一,若沒有各個遠近資料及模糊曲線,
則無法做得跟鏡頭拍的散景一樣,畢竟畫面上每個東西的遠近及模糊程度都不同。
所以只要能夠設定好個別物件距離,配合模糊曲線,就能將畫面模擬出跟鏡頭拍的一樣。

雖然您還是沒說明使用何種函數來運算,但我第一個想到的是高斯分佈函數。Photoshop中正好就有「高斯模糊」這個濾鏡。我對這個數學可說是一竅不通,但是我在想,根據您的公式,散景的模糊曲線是否符合高斯函數的「鐘型曲線」?

WIKI:高斯分布

如果Photoshop的高斯模糊仍有其限制,顯然這個濾鏡只能處理一個3D空間的2D切片(即焦平面)上的像素,那麼有哪些函數可以處理焦平面上的遠近物體不同程度的模糊呢?

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