景深

景深（英語：Depth of field, DOF）景深是指相机对焦点前后相对清晰的成像范围。在光學中，尤其是錄影或是攝影，是一個描述在空間中，可以清楚成像的距離範圍。雖然透鏡只能夠將光聚到某一固定的距離，遠離此點則會逐漸模糊，但是在某一段特定的距離內，影像模糊的程度是肉眼無法察覺的，這段距離稱之為景深。當焦點設在超焦距处時，景深會從超焦距的一半延伸到無限遠，對一個固定的光圈值來說，這是最大的景深。

景深指的是相机对焦点前后相对清晰的成像范围。在景深之內的影像比較清楚，在這個範圍之前或是之後的影像則比較模糊。

景深通常由物距、鏡頭焦距，以及鏡頭的光圈值所決定（相對於焦距的光圈大小）。除了在近距離時，一般來說景深是由物體的放大率以及透鏡的光圈值決定。固定光圈值時，增加放大率，不論是更靠近拍攝物或是使用長焦距的鏡頭，都會減少景深的距離；減少放大率時，則會增加景深。如果固定放大率時，增加光圈值（縮小光圈）則會增加景深；減小光圈值（增大光圈）則會減少景深。

對於某些影像，例如風景照，比較適合用較大的景深，然而在人像攝影時，則經常使用小景深（或者叫浅景深）來構圖，造成所谓背景虚化的效果。因為數位影像的進步，影像的銳利度可以由電腦後製而改變，因此也可以由後製的方式來改變景深。

感光元件尺寸与景深的关系

在等效焦距、等效光圈、对焦距离三者相同的条件下，不同尺寸的感光元件景深保持一致。其中焦距和等效焦距、光圈和等效光圈的换算普遍以135传感器为标准。

相机运动和景深的关系

景深标尺

 

景深表，下面调节光圈，上面有对应的景深，光圈数值的颜色对应对焦环上的景深刻度颜色。例如把光圈调为黄色的 f/11，对应的景深就是上方两条黄色刻线中间的部分，用米和英尺两种单位表示

从1933年起开始，徕卡相机开始将超焦距尺刻印在镜头上 此后各厂家出产的大部分镜头或照相机，都配备了根据焦距和光圈值换算景深的景深标尺。景深标尺通常包括英尺和米两种单位；当某个距离值对准白色标线時，这一距离的物体就恰好在焦平面上成像。景深表下方白色标线两侧有标示光圈值的数值，当镜头的光圈值设定为某一数值时，景深就为该光圈值标线对齐的距离标尺上的两个数值范围。

 

Tessina 相机的景深标尺

也有一些相机，景深标尺不在镜头上，而在控制焦距的旋钮上，例如Rolleiflex双反相机和Tessina微型相机。

超焦距

当远景深被扩大到无穷远时，从焦点到镜头中心的距离即是超焦距（英語：Hyperfocal distance，亦称泛焦距离）；通过将相机对焦在超焦距上可以获得给定f值下的最大景深。让对焦距离超过超焦距并不会使远景深增加（因为它已经被扩展到了无穷远），但这样却会缩短近景深，进而使完整的景深缩小，所以一些摄影师认为这样做会浪费景深。然而，这个结论是基于近处和远处的模糊圆一样大得出的，亦有摄影师认为，远处的物体在照片上较实际尺寸的比例偏小，因此若远处的物体是照片表现的主体，需要保证更小的模糊圆才能让观众感到清晰，因此对焦时超过超焦距靠近无穷远是合理的^[1]。

如果镜头包含景深刻度，那么可以将无限远标志和某个f值的标志对齐来设置超焦距。例如，将上图中的35mm镜头设置到 f/11 处，即将无限远标志与‘11’标志对齐就可以将焦距设成超焦距。对焦在超焦距上是一个将对焦区域在远景深上延伸至无限远的特例。

红点摄影

 

美乐时 LX 型相机的超焦距红点

 

蔡司Contessa相机的超焦距红字

有一些相机将超焦距表示为红字或红点。例如美乐时 LX 型相机的对焦盘上，在2m与无穷远之间有一红点，将镜头对准红点，则景深由米延伸到无穷远。又如蔡司Contessa相机镜头上20英尺为红字，光圈 f/8 也为红字，表示当光圈设为 f/8 时，将镜头对焦至20英尺可获得最大的景深，景深范围为10英尺至无穷远。

有限景深：选择对焦

要获得有限景深的照片，其目的是获得小景深的照片，因此要选择大光圈。

模糊圈

 

光圈對景深以及模糊圈的影響。焦點 (2) 可以在像平面 (5)成像，但是在不同距離的點，如 （1 跟 3）則會投影出一個模糊的點，此點已大於模糊圈。減少光圈的大小 (4) 可以減小那些不在焦點上的點的模糊圈大小，因此模糊就變的比較不易察覺，看起來這些點就變成都在景深內

当镜头准确对焦时一个物体，一个点光源在像平面上成像为一个点（不考虑光的衍射）；而在此物体前后的点光源在像平面上显示为圆斑。偏离准确对焦位置越多的点光，像平面上的圆斑越大，大过一定程度，人眼看去就显得模糊，这个圆斑限度就是模糊圈。人眼观看一张在明视距离25厘米的照片，可以分辨出不小于1/4毫米的圆斑；如果这张照片是一张从35毫米底片放大的8x10英寸照片，放大倍数为8，那么在底片上与放大照片上0.25毫米像对应的班的直径为^[2]

 c= ${\displaystyle {\frac {1}{8*4}}\approx {\frac {1}{30}}}$ 毫米 

这就是一般35毫米相机取模糊圈为 1/30 毫米的由来。

如果35毫米底片放大16倍，即 16 X 20 吋，而观看距离增加到50厘米，模糊圈仍保持 1/30 毫米。

对于其他像幅，模糊圈做相应的改变

例一： 6 X 6 厘米相机

放大 8 吋照片，放大倍数=3.4 模糊圈 = 1/（3.4 x 4) ~ 1/14 毫米

例二：14x21毫米像幅微型相机

放大8吋照片，放大倍数为 15倍；所以模糊圈 c = 1/60 毫米

景深公式

超焦距

${\displaystyle f}$ 代表鏡頭的焦距，${\displaystyle N}$ 代表鏡頭的光圈值，而 ${\displaystyle c}$  代表的特定的底片格式 模糊圈的直徑，超焦距為${\displaystyle H}$ 可由下式描述：^[3]

${\displaystyle H=f+{\frac {f^{2}}{Nc}}}$ 

景深的准确公式

 

景深图

維基教科書中的相關電子教程：准确的景深公式

景深公式依据下列6个关系式

1） 光圈的直径 d = ${\displaystyle {\frac {f}{N}}}$  其中 f 为镜头的焦距， N代表 镜头设定的光圈数（2.8，4，5.6，8，11，16，22等）。

2）光学透镜成像公式

${\displaystyle {\frac {1}{s}}+{\frac {1}{v}}={\frac {1}{f}}}$  其中v代表像距，s代表物距

3）后物体的成像公式：

${\displaystyle {\frac {1}{D_{N}}}+{\frac {1}{v_{N}}}={\frac {1}{f}}}$ 

4) 前物体的成像：

${\displaystyle {\frac {1}{D_{F}}}+{\frac {1}{v_{F}}}={\frac {1}{f}}}$ 

5) ${\displaystyle {\frac {v_{N}-v}{v_{N}}}={\frac {c}{d}}}$ 

6) ${\displaystyle {\frac {v-v_{F}}{v_{F}}}={\frac {c}{d}}}$ 

从这6个关系式组成的连立方程， 利用逐次消元法，可以不作任何简化，就得到

${\displaystyle D_{N}={\frac {sf^{2}}{f^{2}-cNf+cNs}}}$ 

${\displaystyle D_{F}={\frac {sf^{2}}{f^{2}+cNf-cNs}}}$ 

令${\displaystyle D_{F}}$ 为无穷大，求s

${\displaystyle s=H=f+{\frac {f^{2}}{Nc}}}$  即超焦距

将超焦距公式代入${\displaystyle D_{F}}$ ，${\displaystyle D_{N}}$  关系式，即得

${\displaystyle D_{F}={\frac {s(H-f)}{H-s}}}$ 

${\displaystyle D_{N}={\frac {s(H-f)}{H-2f+s}}}$ 

此二公式，对于中长距离和近距离一律适用

例： 镜头对焦于s=H, 代入上列二式得

${\displaystyle D_{N}={\frac {H*(H-f)}{2H-2f}}={\frac {H}{2}}}$ 

${\displaystyle D_{F}={\frac {H*(H-f)}{0}}}$ = ∞

前景和背景虚化

在焦点前的虚化一般叫前景虚化。相应的，在焦点后的叫背景虚化。

範例

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  f/22

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  f/8

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  f/4

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  f/2.8

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  在f/32，背景很清楚

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  在f/5.6，光圈開大，使背景模糊，讓花與背景分離

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  f/2.8，利用淺景深主題貓也與背景分離

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  使用非常淺景深的微距鏡頭

外部連結

• 景深計算器 （页面存档备份，存于互联网档案馆）

參考文獻

1. Merklinger, Harold M. The INs and OUTs of FOCUS: An Alternative Way to Estimate Depth-of-Field and Sharpness in the Photographic Image v. 1.0.3. Bedford, Nova Scotia: Seaboard Printing Limited. 1992 [2020-03-24]. ISBN 0-9695025-0-8. （原始内容于2020-01-31）. 
2. Harold Merklingger, The INs and OUTs of FOCUS, p13 Seaboard Printing Limited, Nova Scotia, ISBN 0-9695025-0-8
3. Harold Merklinger, p14