揭開數位相機的「景深」奧祕

[ 發佈時間 ]-- December 2, 2000 0:28 AM
[ 文章分類 ]-- 技術文件 >> 景深
[ 撰文作者 ]-- Herb Hou

前言

最近數位視野討論區的網友提到一個有趣的問題－數位相機的「鏡頭焦距等效」與「景深等效」是兩回事。

舉例而言，Olympus C-2100UZ 是一部 10X 光學變焦的數位相機，實體鏡頭焦距是 7 - 70 mm ，相當於傳統 35mm 相機的 38 - 380 mm 鏡頭焦距。

但是，它的「景深 ( Depth of Field, DoF )」效果，顯然並不等於傳統 38 - 380 mm 鏡頭所得的結果。

接下來，我們將嘗試回答－ Olympus C-2100UZ ( 或特定相機 )的 10X 光學變焦，相當於傳統鏡頭 ? - ? mm 的景深等效。

這個答案的意義在於－

1. 用慣傳統相機的人，將很容易預測出數位相機所能表現的景深效果。

2. 數位相機的用戶，也將可以因此而瞭解景深的範圍。

計算景深軟體

您可以使用 f/Calc 或 pCam 來協助您計算『景深』－

f/Calc 的下載網址為( 有 Windows / Palm 的版本 )：

http://www.tangentsoft.net/

pCam 的下載網址為( 只有 Palm 的版本 )：

http://www.geocities.com/capecanaveral/Lab/9176/sumbang.html

由於 pCam 支援視覺化的場景畫面，因此，以下，我們將以 pCame 進行示範。

解讀 pCam 的畫面

如左圖，使用 pCam 計算景深( DoF )時，我們需要輸入幾個參數：

一、CoC( Circle of Confusion )，這個數值和底片 , CCD 的對角長度有關。

二、光圈( Aperture )。

三、實際的鏡頭焦距( Lens FL )。

四、被攝體的距離( D )。

然後，pCame 便會顯示景深的範圍，如圖，被攝體距離相機為 3m ，使用 105 mm, f/2.8 的鏡頭，傳統相機的 CoC 為 25.4u，所以，景深為 0.112m。

計算 CoC ( Circle of Confusion )

根據 Zeiss 公式，CoC＝ d/1730 ，此處的 d 是底片,CCD 的對角長度，傳統相機底片為 24X36mm，對角為 43.94mm ，所以 CoC= 43.94 mm / 1730=25.4u 。

再論 CCD 的尺寸大小

很顯然，想要算出數位相機的 CoC，我們得先得知 CCD 的尺寸大小。

目前坊間普偏誤以為 CCD 所謂的 1/2" 、2/3" 尺寸標示即是對角長度，關於此點，我們在先前的「CCD 尺寸的魔術數字」，已經有所探討。

最近，Sharp 公佈其 1/1.8" CCD ( 編號 RJ21R3BAOPT )，其對角長度為 9.1mm，可參考－

http://www.sharp.co.jp/sc/gaiyou/news/rj21r3ba.html

sony 公佈其 2/3" CCD ( 編號 ICX282AK/AKF/AQ/AQF )，其對角長度為 11mm，皆可印證我們先前的說法( 請注意，此處指實際的感光範圍，非 Package dimensions )。

以下整理出幾款常見的 CCD 大小、對角長度，並以 Zeiss 的 d/1730 公式計算出 CoC。

CCD / 底片	實際大小	對角線	CoC
1/3" 數位相機	3.3x4.4 mm	5.5 mm	3.18u
1/2" 數位相機	4.8x6.4 mm	8 mm	4.62u
2/3" 數位相機	6.6x8.8 mm	11 mm	6.36u
35mm 傳統相機	24x36 mm	43.94 mm	25.4u

由於 Olympus 的 C-2100UZ( 使用 1/2" CCD ) ，擁有 10X 光學變焦，實體鏡頭焦距在 7 - 70mm ，我們便以它做為範例，進行計算，而這個範圍，當然也包含了如 Nikon 950 ( ( 使用 1/2" CCD ) )的 7-21mm 範圍。

以下為計算結果( 以人像攝影 3m 為準 )－

數位相機光學變焦倍率	數位相機實際的鏡頭焦距	景深	傳統相機景深等效( 相當於傳統 )
10X	70 mm	0.046m	162mm(0.046m)
8X	56 mm	0.073m	130mm(0.072m)
6X	42 mm	0.13m	98mm(0.129m)
3X	21 mm	0.528m	49mm(0.529m)
2X	14 mm	1.23m	33mm(1.21m)
1X	7 mm	12.6m	17mm(9.55m)-16mm(15.9m)

註：「景深等效」一欄，前面的數字是「鏡頭焦距」，後面是景深的範圍。此處的計算忽略了一些小因素( 例如長寬比 )，但已接近實際的結果。

有趣的是，我們得到的結果－

Olympus C-2100UZ 的景深效果，相當於傳統 35mm 相機的 16 mm - 162mm 鏡頭。

Nikon CoolPix 950 的景深效果，相當於傳統 35mm 相機的 16 mm - 49mm 鏡頭。

從這邊，我們便可以回答－利用 C-2100UZ 來拍出「淺景深」的效果是相當容易的。

若數位相機只有 3X 變焦( 如 CoolPix 950 )，除非使用微攝的模式，否則，並不容易拍出「淺景深」效果。

附記資訊