卷 III · 空间CH 11深度 11/24

焦外那些光斑是怎么来的

「这支镜头散景很油润」——这类话听起来像玄学。但焦外的每一个特征都有明确的成因:大小归弥散圆管,形状归光圈孔管,边缘归像差管,猫眼归镜筒管。

大小/形状/边缘叶片与星芒口径蚀猫眼二线性

一个焦外的点光源,在照片上是一个盘

上一章说过:离焦的点在像面上散成一个小圆。如果这个「点」是一个很亮的点光源(远处的路灯、树叶缝里的阳光、圣诞灯),那这个小圆就亮得能被你看见——它就是散景光斑。

所以焦外光斑不是什么特殊效果,它就是弥散圆本身,只是被点光源画了出来。这也是为什么散景总是出现在有点状光源的场合。

三件事,三个成因

你看到的由谁决定怎么改
光斑多大弥散圆:入瞳直径 × 离焦程度 ÷ 距离开大光圈、用长焦、让背景离主体更远
光斑什么形状光圈孔的形状全开时接近圆;收一点就露出叶片的多边形
边缘是软是硬球差的校正方式换镜头。这是唯一一个真的「镜头性格」
角落被切成猫眼口径蚀:镜筒挡住了斜入射的光收一档就明显改善

形状:叶片数决定多边形,也决定星芒有几条

光圈由若干片金属叶片围成。全开时叶片全部退到边上,孔接近圆;只要收一点点,多边形的边就露出来了。

叶片数还决定另一件事——点光源的星芒有几条

叶片数是偶数 → 星芒条数 = 叶片数     (8 片 → 8 条)
叶片数是奇数 → 星芒条数 = 叶片数 ×2   (9 片 → 18 条)

因为奇数叶片时,每一条边的衍射方向在对面没有另一条边与之重合,于是分裂成两条。拍夜景想要漂亮星芒的话,收到 f/11 到 f/16,星芒最明显。(但别忘了第 12 章的衍射账单。)

另外,很多现代镜头标榜「圆形光圈」——那是把叶片做成弧形,让收缩后仍然接近圆。代价是星芒变得不明显。这两件事不可兼得,厂商是替你做了取舍的。

猫眼:口径蚀,画面边缘特有的病

把 demo 里「在画面里的位置」拖到角落,光斑会被切成一个柠檬或猫眼的形状

原因是几何遮挡:从画面角落方向斜射进来的光束,会被镜筒的前后开口各切掉一块。光斑越靠边被切得越狠,切口方向还会朝着画面中心。

  • 这不是镜头的缺陷,是所有镜头都有的物理现象,大光圈镜头尤其明显
  • 收一档就明显改善——因为收缩后的光圈孔比镜筒开口小,斜光束不再被切。
  • 有些人喜欢它(角落的猫眼会形成一种旋转感,所谓「旋焦」),有些人讨厌它。这是审美,不是好坏。
✎ 「二线性」到底在说什么

这是散景讨论里最玄的一个词,其实说的是一件很具体的事:焦外光斑的边缘比中间亮。

于是一根焦外的树枝,会被渲染成两条平行的亮线(因为枝干两侧的边缘都被加亮了),看起来像重影——「二线」由此得名。

成因是球差的校正方向

  • 球差校正得「过头」(over-corrected)→ 后景光斑边缘亮 → 后景二线性,前景反而柔
  • 校正「不足」(under-corrected)→ 前景边缘亮,后景柔和 → 这是人像镜偏好的方向

所以那些被称赞「散景油润」的人像镜(比如经典的 85mm f/1.4 们),往往是故意保留了一点球差不去校干净的。这也是为什么「光学素质最高的镜头」和「散景最好看的镜头」经常不是同一支——把像差修干净了,那股味道也一起没了。

✎ 洋葱圈与非球面镜片

有些镜头的焦外光斑里有一圈圈同心纹,像切开的洋葱。

成因是非球面镜片的模压工艺在表面留下了极细的同心车削痕。这些痕迹在正常成像里完全看不见,但在被高度放大的焦外光斑里被显现出来。

换句话说,洋葱圈是现代高性能镜头的副作用——老的全球面镜头反而没有。这是又一个「光学素质」与「味道」互相打架的例子。

手机的「人像模式」在做什么

手机的入瞳只有三四毫米,物理上拿不到浅景深(第 20 章会算这笔账)。所以它一个出来:

  1. 用双摄视差、或 ToF、或神经网络估计一张深度图
  2. 按深度把画面分层;
  3. 对每一层卷积一个圆盘核——注意,这一步在数学上和真实的弥散圆是同一件事;
  4. 近几年还会额外渲染高光的「盘状溢出」,模仿真实散景里点光源变成亮盘的效果。

所以人像模式的原理是正确的,它糟糕的地方永远出在第一步:深度图估错了。头发丝、眼镜腿、手举起来的缝隙、半透明的物体——这些地方深度不连续或本身就模糊,抠出来就会露馅。

反过来说,拍人像时给手机一个干净、明确的深度分层(人离背景远、背景简单、不要有铁丝网),人像模式的效果会好得多。这是一条从原理推出来的实用建议。

⌗ 到你手上

想拿到好看的散景,按杠杆长短依次做:

  1. 让背景离主体尽量远(免费,效果最强)
  2. 用更长的焦距,人往后退(免费,效果次强)
  3. 背景里要有点状光源——没有光点就没有光斑,再大的光圈也只是一片糊
  4. 光圈开大(最贵,效果最弱)

第 3 条常被忽略:散景是需要「素材」的。一面白墙无论怎么虚化都还是一面白墙。逆光的树叶缝、夜里的街灯、水面的反光,这些才是散景的原料。

◎ 现在去拍一张

晚上,找一排路灯或者一串小彩灯当背景,让朋友(或者一个杯子)站在前面两米,你退到能用长焦的距离。

拍两张:光圈全开一张,收两档一张。

对比三处: 光斑变小了多少; 中间的光斑有没有从圆变成多边形; 画面四角的光斑,收缩后是不是从猫眼变回了圆。第三条最能说明问题,也最少有人去看。

这一章的一句话

散景不是玄学:大小归弥散圆,形状归光圈孔,边缘归球差,猫眼归镜筒。唯一真正属于「镜头性格」的只有边缘那一项。

下一章是卷 III 的收尾,也是全书唯一一个「参数越保守、画质越差」的地方:光圈收过头,照片会整体变软。而这个临界点在今天的高像素机身上,比你以为的早得多。