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必看! 3D远距摄影原理探讨

 东方亮LE 2012-04-16
必看! 3D远距摄影原理探讨
时间:2010-09-26  来源:3D中国论坛  作者:snkv3000   
 

一.人眼知识:

                   000.jpg

 A.人为什么会有立体视觉?

我认为主要有下面几个原因:

 a.人有2只眼睛,而且位于一侧(区别于鱼和马等动物)。

 b.人眼的分辨率很高!可提供足够多的3D信息。(延伸阅读:7楼---人眼分辨率)

 c.人眼不会放大或者缩小物体。

 d.人眼立体感,是实时动态的。而且与外界是对等的。(在小小的半球形构体内)

 e.人眼其实是复眼。我们看见的画面其实是无数小画面拼接而成。(延伸阅读:7楼)

 f.人眼的视网膜是球形分布的!

1.保证了人眼在任何角度看到的直线,都是直的。空间关系不会畸变。

2.外界的立体关系,都能对应到这个半球形的构体中。使人产生身临其境的感觉。(这就是为什么在电影院里看IMAX 3D那么逼真的原因。)

 B.人眼的正常视觉:

 a.平视前方,单眼的最舒适视角大概是50°。

  b.在这50°形成的视面中,横向35°,上下20°,是最佳视觉面积。
 (超过的部分也能看见,但会模糊。)
(35°曲线长÷20°曲线长≈16:9,接近黄金比例。)

 c.在最佳视觉面积里,人眼在注视时角度还要小些。比如大家现在正在看这段文字时,注视视角则大约缩至为20°,如果是看电视,还会更小。很类似于现在的超宽屏电影效果。

                   010.JPG

另外有人发现,按推荐标准买回来的平板电视,往往感觉选“大”了,就是这个原因。

                   003.JPG

 人眼的分辨力是指人眼对所观察的实物细节或图像细节的辨别能力,具体量化起来就是能分辨出平面上的两个点的能力。人眼的分辨力是有限的,在一定距离、一定对比度和一定亮度的条件下,人眼只能区分出小到一定程度的点,如果点更小,就无法看清了。根据人眼的分辨力,决定了影视工作者力求达到的影像清晰度的指标,也决定了采用图像像素的合理值。人眼分辨图像细节的能力也称为“视觉锐度”,视觉锐度的大小可以用能观察清楚的两个点的视角来表示,这个最小分辨视角称为“视敏角”。视敏角越大,能鉴别的图像细节越粗糙;视敏角越小,能鉴别的图像细节越细致。

二.照相机:

A.来历:

仿生学。通过模仿眼睛的成像原理而制成。但是不完美:比如视图变形,比如宽容度低,CCD/COMS是平面的等等。说白了就是:用照相机来再现3D,先天就有缺陷。


                   005.jpg



      B.何为标准视角:

        当单反镜头的焦距和影像传感器对角线距离几乎相等时,单反和人的视野及其视角才相似。要具有标准视角,35mm胶卷相机的焦距需为50mm左右;APS-C画幅单反,比如佳能500D,COMS大小为22.3×14.9 mm,则需要30mm(50÷30≈1.6 这就是1.6换算系数的由来)。中画幅,比如哈苏503CW,COMS大约为60mm×45mm,焦距需为75mm。(系数为:0.66)



                   004.JPG



            参考:

            http://baike.baidu.com/view/1263809.htm?fr=ala0

            http://baike.baidu.com/view/1252729.htm?fr=ala0

            http://baike.baidu.com/view/2616780.htm?fr=ala0

                   006.jpg



      C.人像镜头:


         一般认为焦段处于85mm的镜头最适合拍摄人像,透视变形最小。前面说过标准视角的由来,50mm不是更标准吗?我猜测,呵呵,仅仅是猜测,前面不是讲了是纯理论嘛:人眼的视网膜(相当相机的CCD)是球形的,看东西是不会变形的,尤其是在这个立体的世界中。而相机处于标准视角时,在视图的边缘,以及在透视关系中,还是会变形。而85mm相当于是在50mm基础上裁剪而来,保留的是中心部分,保留的也是精华。当然这是打比方。而且事实上也是越远焦镜头,成像变形越小。
 

        那我们选200mm的照人像行不行?也行,但是麻烦啊,摄影师想拍全身像得站多远?世界是矛盾的,又是统一的,统一的结果就是:85mm是最佳选择。

        还有一点就是:85mm相对于50mm,在CCD大小不变的情况下,有放大的效果。

        下面再从中焦镜头的角度讲这个问题:

        通常把标准镜头的大约2倍附近的焦距称为中焦镜头,常用的有85mm,100mm(或105mm),135mm三种。中焦镜头适当的具有望远效果,是标准镜头视角的1/2,那样可以去除不必要的景物,突出主题,同时又不像长焦距镜头那样过于压缩空间感,造成纵向景物的平面化,因此用于拍摄人像的话,脸部和身体的立体感恰到好处能够体现,如果有条件,尽量使用大光圈拍摄,可以虚化背景,浮现人像主体。

      D.不同焦段的镜头,可视角度是不同的。

            附图:【1°= 60′(1度= 60分)】



                   N001.JPG



      E.换算公式:  

            不管镜头有多复杂,都可以想象成一个凸透镜。凸透镜成像有个著名的公式:

            高斯成像公式:1/u + 1/v = 1/f  (物距:u  像距:v  焦距:f)

            物距:物体到透镜(组)光学中心的距离
            像距:所成的像到透镜(组)光学中心的距离
            焦距:透镜的焦点到透镜(组)光学中心的距离

            在凸透镜成像的研究中:

            当物距大于二倍焦距,则像距在一倍焦距到二倍焦距之间,成倒立缩小实像

            (物距无限远时,像距无限接近一倍焦距)

            当物距在一倍焦物到二倍焦距之间,则像距大于二倍焦距,成倒立缩小实像

            当物距等于二倍焦距,则像距等于二倍焦距,成倒立等大实像

            当物距小于一倍焦距,则光屏上没有像,成正立放大虚像



                   012.jpg




      F.焦距与成像:

        镜头的焦距决定了被摄体在胶片上所成影像的大小。假设以相同的距离面对同一物体进行拍摄,那么镜头的焦距越长,则被摄体在胶片上所形成的影像就越大。(成正比)

        例如,使用100mm镜头所拍摄的影像,其高度和宽度都是在同一架照相机上使用50 mm镜头所拍摄影像的2倍。

      G.关于望远效应:

        个人认为:镜头绝大多数都可看成凸透镜:可能具有放大作用,比如特殊条件下的微距摄影;但正常情况下并不发挥放大作用。而在实践中,往往会发现长焦镜头也有放大的作用,这不是因为凸透镜本身物理特性造成的。焦距越长的镜头,可视角越小,相应的可视范围越小。比如佳能500D使用55-200mm镜头时,在55mm端的可视范围大,在200mm端范围小。但是在这2种情况下,500D的CCD尺寸并没有变。在200mm端,虽然范围变小了,但是变“小”的范围却依然完整的平铺在CCD上,反而变“大”了。



                   N002.JPG

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