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📷相机光学计算器 - 景深、超焦距、视场角、曝光三角、衍射极限、背景虚化

一个面向摄影的光学计算器,按薄透镜模型精确计算。设置传感器画幅、焦距和光圈后,可以看景深示意和模糊圈随距离的曲线,用取景框对比不同焦距的视野,在曝光页求快门、光圈或 ISO 并估算运动模糊和拍星空不拖线的最长快门,在衍射页看艾里斑与像素大小的关系,最后比较不同画幅镜头组合的背景虚化。

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如何使用相机光学:景深与曝光

  1. 1在顶部选择传感器画幅(全画幅、APS-C、M4/3、手机等),设置焦距、光圈和像素数
  2. 2“景深”页拖动对焦距离或直接在示意图上点击,读取近界、远界、超焦距和背景模糊
  3. 3“视场角”页查看水平/垂直/对角视场和取景框,对比常见等效焦距
  4. 4“曝光”页选场景亮度,求快门、光圈或 ISO,并估算运动模糊与星空快门
  5. 5“衍射极限”与“背景虚化对比”页查看衍射极限光圈、远近兼顾的最佳光圈,以及多组镜头的虚化程度

常见问题

弥散圆(CoC)应该取多大?
弥散圆是“看起来仍算清晰”的最大模糊圈,传统按 8×10 英寸照片、25 cm 观看距离定义,常取传感器对角线的 1/1500,全画幅约 0.029 mm,APS-C 约 0.019 mm。如果要在屏幕上 100% 放大看像素,应该取更小的值,例如 1–2 个像素间距,此时景深会明显变浅。工具里可以手动修改。
超焦距有什么用?
对焦在超焦距 H 时,从 H/2 到无穷远都在景深范围内,这是风光摄影获得最大景深的经典方法。H ≈ f²/(Nc),焦距越短、光圈越小,超焦距越近。例如全画幅 24 mm、f/8 时约 2.5 m,对焦在这里,大约 1.25 m 到无穷远都清晰。
小画幅相机的景深真的更深吗?
在相同取景和相同光圈数下,小画幅景深更深,因为它用更短的焦距和更小的入瞳。把光圈数乘以等效系数就是“等效光圈”:APS-C 的 56 mm f/1.4 与全画幅 85 mm f/2.1 景深和虚化几乎相同。“背景虚化对比”页按相同取景宽度计算,可以直接验证这一点。
光圈收得越小画面越锐利吗?
不是。光圈越小景深越深,但衍射使点光源变成直径 2.44λN 的艾里斑。当艾里斑大到约 2 个像素时,像素级的细节开始变软,这个光圈叫衍射极限光圈。像素越小来得越早,例如 24 MP 全画幅约 f/9,手机传感器在 f/2 左右就已受衍射限制。需要远近都清晰时,工具会算出离焦与衍射总和最小的最佳光圈。
拍银河时快门应该用多长?
地球自转使星星在画面上移动,曝光太长会拖成短线。传统的 500 法则(500 ÷ 等效焦距)在今天的高像素相机上偏宽松;NPF 法则同时考虑光圈、焦距和像素间距,完整式还考虑星体赤纬,越靠近天极星星移动越慢。工具会给出各法则的结果和当前快门下星点拖线的像素数。

功能特点

  • 精确景深公式与超焦距,对数距离示意图和模糊圈曲线,可拖动对焦
  • 8 种常见画幅,自动给出等效系数、等效焦距、等效光圈和像素间距
  • 视场角与取景框叠加,主体距离处的画面覆盖范围
  • 曝光三角求解与等效曝光组合,阳光 16 法则、运动模糊像素数
  • 星空拍摄:500 法则、NPF 简化式与含赤纬的完整式、星点拖线长度
  • 艾里斑与像素网格同比例显示,衍射极限光圈与远近兼顾的最佳光圈