最近迷上了攝影，除買了單反相機，也看了不少攝影書。由于長期讀書落下的“毛病”，非要把相關成像原理研究個水落石出，經(jīng)過查閱資料和思考，基本想通了相機的成像、虛化和景深的原理。這里借助其他愛好攝影的研究資料，對相機的成像和虛化原理做一剖析。

（一）相機的成像原理

一個發(fā)光的普通物體，不管其是主動發(fā)光還是被動發(fā)光，產(chǎn)生的是漫射光，漫無目標地向四周空間照射。如果在一個投影面的前面放一個發(fā)光的小點，我們在投影面上看到的不是一個光點，而是茫茫的一片，是這個光點的漫射光的一部分（光束，圓錐體）照亮了投影面，見圖1。

圖1：發(fā)光體的光束投射

如果在光點與投影面之間的適當位置放一個凸透鏡，光束通過透鏡時，所有的光線改變方向重新匯聚到一點，這樣在投影面上就形成一個亮點，這就是那個發(fā)光點的“像”，如圖2。

圖2：凸透鏡成像原理

相機和人的眼睛一樣都是凸透鏡聚焦成像。人眼的晶狀體相當于一個可變焦的凸透鏡，相機的鏡頭就是由一組鏡片組成的定焦或變焦凸透鏡。

當一個物體能夠被我們看得見時，是因為這個物體在發(fā)光。一個物體發(fā)光，可以看成是有無窮多的點在發(fā)光。如果通過凸透鏡將每個發(fā)光點的“像”準確地投射到投影面上（人眼的視網(wǎng)膜或相機的感光膠片、感光半導體），則投影面上就會出現(xiàn)這個物體完整的“倒像”，見圖3。圖中只表示了三個點的成像路線，僅作示意。

圖3：相機成像原理

（二）相機成像虛化原理

某個發(fā)光點的光束經(jīng)過凸透鏡后，光束逐漸匯聚到一個點，此點即為焦點。隨著光線的繼續(xù)前進，光束又發(fā)散開來。如果感光平面（象平面、投影面）恰好位于焦點上，則發(fā)光點在平面上的像為一清晰的點。如果感光平面不在焦點位置，不管其靠前或靠后(圖中虛線部分)，光點在平面上的成像不是一個點，而是一個圓（光斑），行話叫做彌散圓，見圖4。

圖4：虛化即成像彌散

當彌散圓直徑很小以至于肉眼不能分辨時，那么物體的成像看上去是清晰的。如果彌散圓的直徑增大，物體的像就變模糊了。

凸透鏡能夠?qū)l(fā)散的光束聚焦到一點(焦點)上，此點到透鏡中心的距離，稱為焦距。由不同距離射入的發(fā)散光束，由于光束的發(fā)散角不同，經(jīng)過凸透鏡折射后其聚焦的位置也不同——物距越遠，焦距越?。晃锞嘣浇?，焦距越大。所以，遠近不同的小點在感光平面上的成像是不同的，有些是清晰的小點，有些則是彌散開來的小圓，見圖5。

圖5：不同物距的物體聚焦或彌散程度不同

如此一來，當調(diào)節(jié)相機對著拍攝主體聚焦后，主體成像（如B點）很清晰，但位于主體前(近景或前景，如A點)和主體后的物體(遠景或背景，如C點)就比較模糊或者很模糊了。

為了突出拍攝主體，通常做法是讓背景變得模糊，即虛化背景。虛化背景的本質(zhì)，就是使背景的每一個點在感光平面上呈彌散圓狀。彌散圓直徑越大，背景的像就越 “虛”。

那么如何將背景更好地虛化呢？光圈、焦距如何影響虛化？下面就這兩個因素分別進行分析。

1.光圈

在保持焦距不變的前提下，增大光圈實際就是加大光圈的通光孔徑。由圖6可以知道，隨著光圈孔徑的增加，背景光點彌散圓的直徑成比例地增加，虛化程度加強。

圖6：光圈越大，虛化程度越高

2.焦距

改變凸透鏡的凸度，就可以改變成像的焦距。焦距越大，則不同發(fā)散角的光束折射后形成的焦點間的距離就越大，遠點(C點)在感光平面上所成的彌散圓直徑就越大，因而背景就越模糊(見圖7)。因此，虛化背景的方法之二就是加大鏡頭的焦距。

圖7：焦距越大，虛化程度越高

有空再研究一下相機攝影景深的原理。