调焦清晰平面沙姆定律

调焦/清晰平面/沙姆定律第一，调焦的时候在做什么？都知道1/U+1/V=1/F，即1/物距+1/像距=1/焦距，在实际的拍摄过程中，不讨论变焦*之类的复杂情况，只讨论最简单的情况，焦距F是一定的，那么调焦一定是在调整镜头位置、胶片平面位置或者是整个相机的位置，这里默认被摄物是不动的，比如在拍一座山。在某一位置上，恰好1/U+1/V=1/F，这时候我们说调焦调好了。归纳一下，只有如图中所示的三种：A.相机架好了，不动，被摄物不动，通常这个时候我拍片，就是希望被摄物能在胶片平面上有清晰的成像。也就是说，是希望胶片平面与像平面重合。这样的话，从物理上来说，满足被摄物在胶片平面上清晰成像的镜头位置已经确定了，只是现实中镜头的位置不在应该在的位置上，这样，我们通过移动镜头来找到那个理论上的镜头位置。当然在移动镜头的时候，镜头到被摄物的距离、镜头到胶片平面的距离是在改变的。应该注意的是：因为我们希望在胶片上成像清晰，这一默认的事实，限定了U+V的值，这样就有两个已知条件了，焦距F和U+V，这就是一个初中学过的，只有单解的二元一次方程组。也就是说只有一个镜头应该在的位置，调焦就是找到这个客观上已经存在的位置。这是绝大部分小数码、135、120到大幅最常用的调焦方式。调焦/清晰平面/沙姆定律即使是所谓的后调焦、内调焦，也是一样，那是通过特殊的镜头设计，在外部没有变化的情况下，通过内部镜片的移动达到移动镜头主点**位置，从而达到调焦的目的。镜头主点的移动等同于镜头的移动，这一点太专业了，再说我也说不清了，呵呵。B.还是架好相机不动，被摄物也不动，如果镜头的位置不动，那么物距就是一定的了，这样U和F都确定了，V也就已经确定了。这时候要想达到胶片平面与焦平面重面重合，那只有移动胶片平面去“凑”到与焦平面重合。当然这种方式只有大幅相机才可以了，就是移动后组，也可以达到调焦的目的。C.当一个最简单的相机，镜头和胶片都已经固定了，不能做相对移动，那只好移动整个相机，改变镜头与被摄物之间的距离，也就是物距，来达到调焦的目的了。这时候是像距V、焦距F确定，物距U也就确定了，只是相机放的地方不对，只好移动相机去“凑”到合适的物距U。这种方式也不是不常用的，我们常说的陷阱法对焦，原理上就是这个道理，只是相机没动，是被摄物在动，仍然是相机和被摄物之间的距离在调整。D.组合方式，这个就不多说了，就是上面三种方式中用到两种以上方式最终达到调焦的目的。道理都是一样的，可以分解开来理解。总结一下：(1)焦平面和胶片平面是不同的，不是理所当然是一个，调焦就是要让两个平面重合；(2)调焦通常都是在实际操作中去“凑”一个理论上已经存在的值。#为什么一定要强调这是一个默认的事实呢？如果抛开这个事实，那么，一片镜片放在那里，对于它前面的任何一个物体来说，在镜片的后面都会在某一位置有清晰的成像，这是不以人的意志为转移的，是客观的物理上的事实，是不需要讨论的。但我们现在用一台相机摄影，所以规定了要成像的平面，于是就有事情需要讨论了，因为相机的结构及我们的希望对成像做出了限定。*变焦镜头：通过移动镜头中一些镜片的位置来改变镜头的焦距的镜头就是变焦镜头。不讨论如何实现的，只讨论与调焦有关的一点。通常，变焦镜头设计的时候，会尽可能让镜头在变焦过程中主点**的位置在U+V不变的情况下按沙姆定律的规律变化，这样，调焦后，再推拉，不会改变焦点的位置，使用起来很方便。但这很难，所以多少会有些主点变化，如果对焦点还在景深范围内，一般也不容易被发现，但一些大变焦比的镜头，从最近推到最远、从最远拉到最近，通常都还要再次对焦。**镜头主点：如果是一个简单的凸透镜，它的中心点就是它的主点。通常我们现实中使用的镜头都不是一个理论上的理想简单镜片，是有厚度的，而且一般来说，现代镜头为调整各种像差，都是由多片镜片组成的，情况是无以复加的复杂。所以通常在进行计算或者实际运用中都会把现实中的镜头简化为一个相当的简单凸透镜，这个简单凸透镜的主点，就是这个镜头的主点。当然这个主点有可能就是实际镜头的中心点，但一般来说，除非是完全对称设计的镜头，主点都不会是镜头的中心点，而且有些镜头的主点根本就不在镜头内部，比如远摄型结构的镜头，主点就在镜头的前方；而单反相机广角镜头使用的反远摄结构，主点是在镜头的后部，这是因为单反相机的镜头因为有反光镜的存在，不能足够近的靠近胶片，所以只能使用反远摄这种主点在镜头后面的结构，这样就相当于镜头非常靠近胶片。***陷阱法对焦：经常地，对运动很快的被摄主体，调焦尤其是手动对焦的相机，根本无法保证能准确的对焦，这时候会用到陷阱法对焦。事先按镜头上的标记调好一个焦点位置，比如说是3m，然后等运动的物体进入大致3m的距离时按下快门。在有一定景深的帮助下，这种方式的成功率要比每次去调焦高很多，即使是自动调焦相机也可以这么做。对于非常快速移动的被摄体，还可以根据经验提前按快门，把快门的延迟时间也计算在内，给出一个提前量，就像是机枪打飞机，不给提前量是打不到的。调焦/清晰平面/沙姆定律在摄影技术中，常常讲到很多的平面，则开始的时候，差不多每个人都会被弄晕。这里最主要的原因是各种摄影技术的书籍、文章里面对同一个平面可能会有很多的说法；其次是人们在讨论时，常常会把那些通常在同一位置的不同平面混为一谈，结果就是，非常容易让一个初学者或是一个刚刚想让自己从理论上深入一点的人把概念搞混。当然，我们要说，通常情况下，有些问题不会显现出来，怎么理解都不会影响最终的结论，而且讨论起来，大家也都能理解，但一深究就会问题百出，而且这类问题一出现，常常就会很难说得清楚了。第二、清晰平面在哪里？接着前面的说，前面把关于调焦的事说了一些。在《调焦》里尽可能少的提到平面*的事，但还是很难完全不提，所以在下面的说明里面还是解释了一些。《调焦》里我们讲被摄物、镜头、被摄物的成像，但被摄物是一个立体的，但光学里，一个立体的成像也会是一个立体的，可惜的是我们的胶片、CCD、CMOS都只是一个平面，所以，从光学上讲真正清晰成像的被摄物应该是一个平面，这个就是我们说的清晰平面。清晰平面在哪里？还是看图说话。上面图中是一般相机中清晰平面的示意图。这里所谓一般相机，是指镜头光轴（中心线）与焦平面中点重合且垂直的相机，说这样的相机是一般相机，是因为我们通常见到的135、120和数码相机绝大部分都是这样的。在这种情况下，就是满足最直观的1/U+1/V=1/F的那个被摄物平面。从实际操作上来说，清晰平面所在的位置，是与调焦的动作相关的，这一点在《调焦》里已经说明了。当调焦结束时，清晰平面就是对焦点所在的、与镜平面和焦平面平行的那个平面。从数学上来说，通过一个平面外的点与这个平面平行的平面只有唯一的一个。所以每当对焦结束时，清晰平面只有一个。从光学上来讲，绝对清晰的平面是只有一个，这个平面是没有空间厚度的，但我们在实际拍调焦/清晰平面/沙姆定律摄中看到的不是这样，因为我们看到的照片不是这样的，这就是另一个概念：景深。要把景深讲清楚，也是要很多篇幅的，这里不讲，只要看图中给出的清晰范围就可以了。*各种平面。在讲到相机的光学原理的时候常常会提到很多平面，但很多平面的提法在很多图书和文章里是不同的，造成很多不必要的误会和误解。最主要的两个很容易出问题的平面就是像平面和物平面。先说像平面：我的理解，像平面就是指被摄物通过镜头成像的那个平面，这个平面通常也叫焦平面。比如常说快门有两种，一种是镜间快门**，一种是焦平快门。这个焦平快门就是非常靠近焦平面而得名。非常容易混淆的一个关于平面的概念是胶平面。胶平面是指胶片平面，通常胶片平面与焦平面是重合的，这在《调焦》中已经有了说明。物平面是被摄物所在的平面。所以，物平面也就是被摄平面，从光学角度讲，也应该就是清晰平面。在相机里面讲的平面，都有两层含义，一是数学上的平面，代表的是一个无限大的概念；二是一个具体的平面，这是有物理大小的，比如我们讲清晰平面，不管怎么讲，它都不能算是一个绝对的数学上的平面，而是有物理大小的，是和镜头的视角、镜头的位置、周围的遮挡物等相关的，比如上图中地平面以下的部分，理论上是在清晰平面里，但实际上没任何意义。**镜间快门是做在镜头中间的，通常是在镜头内部通光孔径最小的地方，这样镜间快门可以做得比较小，一般是由几片可开合的金属叶片组成的。镜间快门的好处是，由于曝光是全画面同时进行的，所以可以全部速度都闪光同步；但镜间快门的最高速度有限，通常最快到1/500秒。一些老式相机和大画幅相机的镜头都是带有镜间快门的，著名的HasselbladV系列相机的镜头都是镜间快门。焦平快门是在非常接近焦平面处的，一般都是帘幕式快门。帘幕式快门由两片金属或特种布组成，曝光时，第一个帘先向从一边向另一边打开，在不同曝光时间相应的时间后，第二帘从同一边向另一边走，这样，第一帘打开，第二帘关闭，在两帘之间形成一个透光的缝隙，这个缝隙划过整个胶片。实际上是对整个胶片进行了一次分时的曝光。当曝光时间长到一定程度的时候，第一帘全部打开，第二帘才开始关闭，从这个速度开始到更慢的速度，都是对整个胶片同时曝光，所以这个速度通常就是闪光同步速度。焦平快门的好处是可以有非常快的快门速度。但是闪光同步速度会比较低，另外由于在高速曝光的时候是分时的，所以在拍非常快速运动的物体的时候会有变形。第三、沙姆定律是什么？所谓沙姆定律就是当被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一条直线时，即可得到全面清晰的影像。沙姆定律只适用于使被摄体的一个面在影像上得到全面合焦，即从被摄体最近点到最远点都可以完全清晰地表现，不论这个面在哪个方向上。沙姆定律是一个玩大幅摄友口中常提到的一个概念，这是与玩135、120不同的。135、120玩家很少会玩到用这个概念，因为135、120通常的相机不能调整清晰平面，除非购置了昂贵的可俯仰、摇摆镜头的玩家（Canon单反相机镜头里就有这样三个怪物TSE24、45、90，都是万元级的顶级镜头）第四、沙姆定律有什么用？还是看图吧。不过这里不想把图画得更直观了，主要是想要那样的图，网上有很多。下面这几张图，主要是从镜头俯视的角度，还看清在镜头俯仰时的清晰平面的变化。要想真的搞清楚，最好是有一台机器在手里操作一下，对着图印证一下，就会非常清楚了。有时候如果想从理论上讲清楚一件事，要用很长的篇幅，还不一定能说明白，但一上手，立刻清楚了。呵呵，当然那也是要一点空间想像能力的。只是我这里并不想把所有的事情都说清楚，我也说不清楚，只能用这几张图来表达一下我的理解吧。调焦/清晰平面/沙姆定律这张图显示了对焦点的不同，清晰平面的不同，沙姆定律讲的就是一定会有图中的那个“三平面汇聚线”的存在。镜头的角度不变，焦平面不变，这条线也就确定了。那么，对焦点一旦确定，数学上讲，一条线和一个线外的点就唯一的确定了一个平面，这个平面就是清晰平面。B对焦点的清晰平面被地平面截为两段，一段是实际可用的清晰平面，一段只有理论上的意义。想像一下实际的情况，如果这时在镜头前有三个高矮不同的物体依次排开，所用的光圈的景深又非常小，那么，不进行这样的镜头俯视操作，是没办法全部清晰的。但通过镜头的角度的调整，让这三个物体都落在一个清晰平面里，那么三个物体的成像就是全部清晰的了。调焦/清晰平面/沙姆定律调焦/清晰平面/沙姆定律上面这两张图说明了在不同的情况下，清晰平面的变化。可以做为一个实际操作中的参考，具体的作用可以在实际操作中去印证。比如对焦距离不变的这张图，对一个点对好焦以后，做镜头的角度改变，清晰平面的变化就会是图中所示的方式。再有，从上图中看到，红色的清晰平面相对于红色的镜头视角来说，几乎可以说是从镜头前一直延伸到无穷远处。这一点也是大幅风光摄影里特有手段，再加上22甚至于45的小光圈的大景深，几乎可以实现从摄影师脚前一直到无穷远处全面清晰。这是一般相机做不到的。要想知道这个定律有什么用？要我说，如果实践过了，定律没什么用，谁还在拍摄过程中心中去默念什么定律啊。第五、沙姆定律也有限制，极限是什么？上面这张图就显示了在实际操作中可能会受到一些