数字摄影基础
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第三节 数码照相机的调焦

在拍摄过程中,调焦起着至关重要的作用,因为它直接决定摄影作品的清晰度。调焦装置一般都设在镜头中。调焦准确时,能在图像传感器上获得最清晰的图像。

一、调焦的定义

数码照相机的镜头相当于一块凸透镜,用于成像。摄影时,确定了拍摄主体和拍摄点后,主体通过镜头成像不一定正好在图像传感器上,这时就要通过调焦装置(调焦环)沿光轴方向前后移动镜头,改变物距、像距或焦距以调整成像平面的位置,这个过程称为调焦。调焦距离标尺刻在镜头调焦环上,其数值指被摄主体到镜头的距离。

二、调焦模式的选择

根据物距的远近来改变像距,就是调焦,调焦是靠镜头前后移动来实现的。数码相机一般有自动调焦、手动调焦、多重调焦等几种调焦模式。

(一)自动调焦

自动调焦是数码照相机的自动化功能,它利用电子测距器自动进行调焦,免去拍摄者手动调焦的麻烦,使拍摄者能集中精力抓拍精彩瞬间画面,又能保证被摄主体成像清晰。自动调焦数码照相机对于拍摄运动物体十分方便。

自动调焦数码照相机的取景器中心部位,有一长方形的自动调焦目标区,照相机是针对该目标区内的景物部位进行自动调焦的。所以拍摄时要将自动调焦目标区对准被摄主体,才能拍摄出清晰的影像,如不对准被摄主体,主体便不清晰。

如果拍摄主体不在画面的正中央,可以先把取景器中心的自动调焦目标区对准被摄主体调好焦距,然后使用照相机上的自动调焦锁定按钮(通常是轻轻按下一半快门钮不松手,即能锁定自动调焦),根据拍摄的意图重新构图,原先的自动调焦点就不会变化。

自动调焦的常见类型有双像对称式光电自动调焦系统、超声波自动调焦系统、红外线自动调焦系统、眼控自动调焦系统等。拍摄前,请阅读数码照相机的说明书,了解数码照相机是哪种调焦类型,以便针对具体拍摄情况做出调整,避免调焦失误,影响摄影画面。

1.双像对称式光电自动调焦系统

双像对称式光电自动调焦系统内装有两块反光镜,一块是固定不动的,另一块则能够活动。自动调焦目标区域内的被摄体在这两块反光镜上分别产生影像,照相机内的光敏元件从这两块反光镜得到两个影像信息,输入电子电路进行对比,并且通过电子电路指令照相机内的镜头制动装置伸缩镜头,完成自动调焦。摄影镜头上的制动装置即为驱动、停止摄影镜头伸缩的装置。这种装置有采用微型电动机的,也有采用电磁铁加弹簧、启动、制动爪等机械装置的。

整个自动调焦过程仅在快门开启前的一瞬间完成。但是在暗弱光线条件下,被摄体明暗反差小,或者拍摄近景时形状类似、重复的图案(如草地)等,自动调焦往往会失灵。

2.超声波自动调焦系统

这种系统又称为声纳自动调焦系统,是采用超声波的发射与回收的方式来进行自动调焦的。在测距时,照相机上的超声振动器发射出一个持续时间为1/1000s的超声波信号,当这个信号到达自动调焦目标区内的被摄体后,会立即返回,被照相机上的接收器感知,晶体振子时钟再根据信号往返时间测量出被摄体至照相机的距离,并指令照相机内的微型电动机,完成自动调焦。

当拍摄吸收超声波的物体时,如拍摄烟云或水中的物体,这种自动调焦的方式往往会失灵。

3.红外线自动调焦系统

采用这种自动调焦系统的照相机上装有两个测距窗,一个测距窗内装有一只红外线发光二极管,在拍摄时当按下快门的一瞬间,便发射出一束红外线对被摄体进行扫描。这时照相机镜头被机械推动,从最近调焦点向物距无穷远运动,另一个测距窗作为物体反射光接收器,并输入微型电子计算机,将红外光信号变为电信号,接收器向摄影镜头输送调焦信号,指令照相机内的镜头制动装置伸缩镜头,完成自动调焦。

红外线自动调焦准确、迅速,在夜间或弱光的环境中拍摄也能正常地进行自动调焦。但是拍摄水下景物、太阳、雨等吸收红外线的物体时,调焦容易失灵。拍摄倾斜面光滑的物体时,因为表面光滑光线朝其他方向反射,所以不按原路返回,自动调焦也易失灵,应该特别注意。

4.眼控自动调焦系统

眼控自动调焦系统是20世纪90年代由佳能公司首创的新颖、先进的自动调焦方式。眼控自动调焦系统由包括眼球照射系统在内的视线检测光学系统、眼球像检测与视线方向检测运算系统以及显示系统构成。它的工作原理是,照相机内的微机对在传感器区域上感应到的眼球像的瞳孔中心,与红外发光二极管照射眼球时产生的角膜反射像位置关系,进行高速运算,根据运算结果求出眼球转动角度,然后测算出摄影者眼睛在取景器上所观察的位置,最后测定测距点并进行自动调焦。

(二)手动调焦

手动调焦是通过手工转动对焦环来调节数码照相机镜头位置,从而拍摄出清晰照片的一种对焦方式,这种方式很大程度上依赖人眼对对焦屏上的影像的判别,以及拍摄者的熟练程度甚至拍摄者的视力。

为了进行准确的调焦,照相机上都设置了调焦验证装置。

调焦验证装置位于照相机的取景器上,当转动调焦环(或调焦钮)对被摄主体调焦时,摄影者可通过取景器中的影像清晰程度或影像重合与否,验证调焦的准确程度。当从取景器中证明调焦已达到准确状态时,被摄主体就能在图像传感器上结成清晰的影像。这时调焦环上所指示的调焦距离值,正好是被摄主体到感光镜头的距离。常见的调焦验证装置有以下几种。

1.双影重叠式

这种调焦方式多用于平视旁轴照相机。取景器中间有一个黄色圆形光斑,调焦时将光斑对准拍摄目标的突出部位,随着调焦环转动,在光斑的部位除显示一部分实像外,在实像的一侧还会隐约出现一部分虚像。当实像与虚像完全重合时,表示调焦准确,否则应重新调焦(继续转动调焦环)。

2.磨砂玻璃式

若在取景器中的磨砂玻璃上看到的景物清晰,则调焦准确;若看到景物模糊,则调焦不准,应继续转动调焦环。采用这种调焦方式时主观观察对调焦的准确度有影响,为了提高调焦的准确性,应尽可能避免磨砂玻璃屏受外界明亮光线的干扰,如大型座机采用遮光黑布,小型数码照相机采用接目镜防光罩等。

3.裂像调焦式

裂像调焦也叫截影调焦,用于单镜头反光照相机。在取景器中心,有一个用黑线标出的小圆圈,圆圈又被一条直线或一条斜线分切成两个半圆。当调焦时,将圆圈对准被摄体的突出部位,若物体出现“错位”被中央横线或斜线分割成两部分,说明调焦不准,如图1-13所示。这时继续转动调焦环,直至“错位”消失,即调焦准确,如图1-14所示。

图1-13 调焦不准

图1-14 调焦准确

裂像调焦式的调焦准确性比磨砂玻璃式要高出5倍以上。调焦时要选择景物有明显垂直线条的部位作为调焦对象。

4.微棱镜式

在取景器中心一小圆圈外有一圈能闪亮的微棱镜,微棱显现并呈锯齿形破碎闪亮表示调焦不准。转动调焦环,直至微棱不再出现,即表示调焦准确。微棱镜式调焦只是对没有明显轮廓线条的景物对焦效果显著,镜头光圈越大,效果也越好。

(三)多重调焦

照相机厂商在制造数码照相机时,通常设有多点调焦功能,即多个调焦点区域,以满足不同拍摄效果的需求。当调焦中心不设置在摄影画面中心的时候,可以使用多点调焦。除了设置调焦点的位置,还可以设定调焦范围,以满足构图的需要。

如果数码照相机只设有一个调焦点区域,如图1-15所示,应先把照相机中间的调焦指示区域对准要拍摄的主体,半按快门进行自动调焦并锁定焦点。保持半按快门的状态,再多方位改变拍摄角度,根据拍摄意图、环境的影响和光线的变化等进行重新构图拍摄即可。

有的数码照相机设有三点自动调焦区域,如图1-16所示,还有的数码照相机设有五点或七点(如图1-17所示)自动调焦区域。摄影时,可以在不改变拍摄角度的情况下,选择不同位置的调焦点进行选择调焦,将调焦点选在最需要明确表达的主体上即可。

图1-15 一个调焦点区域

图1-16 三点自动调焦区域

1-17 七点自动调焦区