雲漫：如何利用移軸鏡頭的俯仰動作控制景深？

天下 12-25

這是移軸鏡頭的最後一課。上次講了移軸鏡頭的相場，還有如何用它接片以及避免透視變形。這次我們講移軸鏡頭的另一個重要功能——通過俯仰動作來讓照片從最近到最遠都清晰。

我們先來看看一個普通鏡頭的對焦示意圖：

在風光攝影里，我們一般都要求從前景（圖中的小花）到遠景（圖中的山）這個範圍內的各種景物都非常清晰。

嚴格地說，畫面中只有對焦點處的景物才是絕對清晰的。其他地方都不清晰。更嚴格地說，對焦點上和感測器平行的平面叫物平面。處於物平面上景物都清晰，物平面前後都不清晰。

也就是說，如果我們對焦在前景中的小花（B），那麼遠景的山是不可能絕對清晰的。反之，如果我們對焦在遠景處的山（A），那麼前景里的小花是不會絕對清晰的。

但是, 感測器的解析度不是無限的，人眼的視力解析度也有限。在實際中，在對焦點（物平面）前一點或後一點處的景物，雖然理論上不是絕對清晰，但實際上我們人眼覺得「夠清晰」了，我們就可以接受。這就是景深的基本概念。

我們也知道，光圈越小，景深越大。如果光圈夠小，那麼有可能做到讓小花和遠山看起來同時都清晰。但我們同時也知道，由於衍射效應，在使用現代高像素相機的時候，光圈不能縮的太小，一般不建議小於f/11。所以很多時候我們會覺得景深不夠用。

此外，當代風光攝影師喜歡挑戰自己，很多人喜歡讓前景距離鏡頭非常近，這時哪怕我們忽視衍射效應，用f/22這樣的小光圈，景深也不夠。怎麼辦？

我們以前說過可以用景深合成。但景深合成對後期提出了更多要求。有些場景需要很多張圖片進行合成，很麻煩。如果場景里有風中晃動的花草，那麼景深合成會是一件極其頭疼的事。另外，如果我們要接片，那麼每一個位置都得景深合成，大大增加了工作量。

移軸鏡頭和技術相機的「俯仰」動作，為我們提供了一個避免複雜後期的前期解決手段。

從原理上來說，俯仰動作極其簡單。

普通相機的感測器平面和鏡頭平面是平行的。這樣的結構，不可能讓前景和遠景同時絕對清晰。我們能做的，只能是通過縮小光圈，讓前景和遠景都落在一個相對清晰的景深範圍內。

可是，如果我們讓感測器傾斜一下（見圖），那麼我們不就輕易地可以讓前景和遠景都絕對清楚了嗎？而且我們不需要縮小光圈。這個動作被稱為「俯仰」。

在傳統的大畫幅機器上，我們可以通過「後背俯仰」這個動作來實現這個功能。不過所有的135相機和絕大多數中畫幅相機，後背（感測器）是固定的，做不了這個動作。做不了也沒關係，因為對於風光攝影來說，這個動作幾乎沒啥用。改變感測器的角度，必然會引入透視變形。本來是筆直的建築或樹木(下圖右），現在會東倒西歪了（下圖左）。

對風光攝影來說，我們最有用的動作，是「鏡頭俯仰」。我們不是改變後背的角度，而是改變鏡頭平面的角度。其作用是一樣的，但因為調整的時候不改變感測器的角度，自然不會引入新的透視變形。

這是沒有鏡頭俯仰時候的鏡頭結構示意圖（圖片來自阿爾帕相機公司技術文件）

這是用了鏡頭俯仰動作時候的鏡頭結構示意圖（圖片來自阿爾帕相機公司技術文件）

那麼我們怎樣實現鏡頭俯仰？

如果是大畫幅技術相機（下圖右，圖片來自網上），我們可以輕易地通過扭曲皮腔來做到這點。如果是阿爾帕這類中畫幅技術相機（下圖中），我們可以通過一個俯仰接環，來讓大部分鏡頭實現俯仰功能，135相機上也可以買到俯仰接環，接上某些鏡頭，實現俯仰（和移軸）功能。

但上述這些都是小眾用法。

-〉大畫幅相機使用者很少，而且限制太多。

-〉阿爾帕一類中畫幅系統的價格遠遠超過一般愛好者能承受的範圍。

-〉俯仰接環限制更多。

對絕大多數專業攝影師或業餘愛好者來說，用移軸鏡頭進行俯仰是最實用，最方便的選擇。

注意，鏡頭不光只是可以上下俯仰。我們也可以左右「俯仰」（俯仰這個詞這裡顯然不合適，所以左右傾斜鏡頭平面的動作一般叫搖擺）。想像一下，如果我們相機前面有一堵斜牆，從最近處到最遠處延伸。用搖擺動作就可以讓這面牆從前到後都清晰。

上一課我們講了，移軸鏡頭（比如佳能的TSE-17，TSE-24）有特殊機械結構，可是實現移動動作，同樣，這些鏡頭也有機械結構，可以實現俯仰動作。

佳能的這些移軸鏡頭的一個方便之處，就是移動方向和俯仰方向是獨立的，比如，我們可以讓鏡頭左右移動（用來水平接片），同時讓鏡頭上下俯仰（用來控制景深）。但我們也可以讓鏡頭上下移動（用來避免透視變形，或垂直接片），同時讓鏡頭上下俯仰（用來控制景深）。

尼康的傳統的PCE移軸鏡頭（比如 PCE 24），這個兩個動作的關係是固定的。它們的出廠設定完全不適合風光攝影，如果你要上下移動避免透視變形，那麼鏡頭就不能上下俯仰控制景深。它這時候只能左右搖擺。而搖擺動作拍某些建築的時候也許有用，但對風光攝影幾乎沒啥用。想改變的話，必須送廠里修改。但改變後，又有新限制。新的PCE 19鏡頭似乎解決了這個問題，它和佳能一樣，可以獨立控制了。

需要注意的是，我們常說移軸鏡頭可以增加景深或實現大景深。但這只是平時一種偷懶的說法，因為不這麼說，我們要費無數口舌去解釋，但實際上，移軸鏡頭不能增加景深，移軸鏡頭只能改變物平面的角度。

傳統非移軸鏡頭，位於物平面上景物才是絕對清晰的，其他地方的景物必須位於景深範圍內，其清晰度才能接受。景深範圍由光圈決定，這個景深範圍是一個立方形空間，由前後兩個平行平面決定的。顯然，這個空間的上下部分都浪費了。

佳能24移軸鏡頭，f/11，不俯仰，對焦在超焦距處（4.99米）時候的景深。圖中綠色部分是景深範圍，從2.51米到無窮遠都清晰

同樣，當鏡頭俯仰後，物平面的角度變了，不再是平行於鏡頭和感測器的一個平面，而是傾斜的。位於這個平面上的景物都是絕對清晰的。離開這個平面就不清晰了。但這個時候我們同樣有一個景深範圍，只要景物在這個範圍內，其清晰度就可以接受，這個景深範圍同樣是靠光圈值控制。

所以，我們再重複一次：

1）景深只能通過光圈控制。

2）俯仰動作不能增加景深。它只是改變物平面角度，只是多數（但不是所有）情況下，在風光攝影里，這個新角度更容易利用景深範圍，實現從前到後都清晰的畫面，

在風光攝影里，我們100%都是讓鏡頭下俯，增加清晰範圍，上仰只會減少清晰度範圍。如果你要實現那種用超廣鏡頭但畫面中只有一處清晰，剩下都模糊的「玩具模型」效果，那麼可以用上仰（或搖擺）。

因此，在風光攝影里，當我們說俯仰動作，幾乎一定是下俯動作。阿爾帕技術相機的俯仰動作只能往一個方向，就是這個原因。當鏡頭下俯後，景深範圍不再是一個立方形空間，而是一個鍥形（見下圖）。這個鍥形的夾角範圍（清晰範圍）靠光圈和俯仰角度決定。

光圈越小，夾角越大，景深範圍越大。

俯仰角度越小，焦平面傾斜角度越小，夾角越大，景深範圍越大。

俯仰角度越大，焦平面傾斜角度越大，夾角越小，景深範圍越淺。

佳能5DSR + TSE-24鏡頭，不俯仰，f/11，對焦在超焦距點（4.99米處）獲得最大景深。物平面（絕對清晰）在4.99米處，從2.51米到無窮遠都相對清晰。比2.51米更近點景物就沒法清晰了。

佳能5DSR + TSE-24鏡頭，鏡頭往下俯1度，f/11. 畫面中的綠色鍥形就是景深範圍，尖的部分靠近鏡頭。鍥形里紅色線是物平面，這個面從相機腳下一直延伸到無窮遠，位於這個面上的景物都絕對清晰。位於綠色區域的景物都在景深範圍內，都是相對清晰。

注意，如果景物太高（比如前景里有棵樹），那麼自然會超出綠色範圍，超出部分是不會清晰的。

佳能5DSR + TSE-24鏡頭，鏡頭往下俯1度，f/4. 顯然因為光圈增大，景深範圍變薄。雖然物平面還是從相機腳下一直延伸到無窮遠，但稍微有點高的景物就會超出景深範圍。

佳能5DSR + TSE-24鏡頭，鏡頭往下俯2度，俯仰角度增加到2度後，景深範圍非常薄。

對焦的作用

使用普通定焦鏡頭的時候，我們有2個可以調節景深的參數：光圈值和對焦距離。使用移軸鏡頭（都是定焦）的時候，我們有三個可以調節的參數：光圈值，俯仰角度，和對焦距離。前面講過了調整俯仰角度和光圈的作用。現在我們來看看對焦距離的作用。

鏡頭俯仰後，我們傳統的光學常識都被顛掉了，比如對焦。俯仰之後，鏡頭對焦改變的，不再是物平面到鏡頭的距離，而是物平面的角度。

固定光圈和俯仰角度，對焦無窮遠處的物平面的角度

固定光圈和俯仰角度，對焦1.48米處的物平面的角度

在傳統鏡頭裡，對焦超過無窮遠處是沒有意義的，但鏡頭俯仰後，對焦超過無窮遠顯然是可以的。

沙姆定律

提起技術相機或移軸相機對焦，幾乎所有的教科書都會提起「沙姆定律」，這個定律由奧地利陸軍上尉西多爾·莎姆夫祿格（Theodor Scheimpflug）發現，最早用於航空攝影的校正，後來成了大畫幅相機攝影里的最重要的定律。

鏡頭俯仰後，相機系統里有三個平面：

·對焦平面（物平面）（所有清晰的被攝體平面）

·影像平面（感測器平面）

·鏡頭平面

沙姆定律說，如果我們想物平面上所有點都能拍攝清晰，那麼感測器平面，鏡頭平面，還有物平面這三平面必須相交於某一條線（沙姆線）。

我們想像一下，任何兩個非平行平面，它們一定會相交於一條線，對吧？但三個平面就不一定會相交於一條線了，對吧？需要滿足很嚴格的條件才行，

不過說實話，所有書上都提沙姆定律，但大概沒幾個人敢說，沙姆定律在實際中對我們對焦真沒啥用。

我膽子大，我今天就說，還說三次：

沙姆定律對實際操作毫無幫助。

因為沙姆定律是一個必要條件，不是一個充分條件。

必要條件和充分條件的概念中學就學過了，我為大家舉例說明什麼是充分條件和必要條件。

拍攝時候相機里必須有電池：必要條件，但有電池不一定能拍到照片（萬一沒帶鏡頭或卡呢），有電池不是充分條件。

鳥一定有翅膀（必要條件），有翅膀的不一定是鳥。

拍攝時景物必須在最近對焦距離之外（這是必要條件），但在最近對焦距離之外也不一定能對上焦（但對焦錯誤，景深不夠，也會導致失敗）。

三個平面必須相交於一條線上（這是必要條件），但不是任何一個組合都能保證對焦清晰（可三平面有無數種組合可以相交於一條線，但只有一種組合能保證徹底清晰）。

傳統上，沙姆定律只能告訴我們「有辦法」去拍攝清晰的照片（當然有辦法）, 但不能告訴我們「如何做」，「如何去設置相機」。絕大多數攝影師只能來回反覆調俯仰角度和焦距，非常麻煩，我們也沒法肯定某一個場景是否能夠保證處處都清晰，很多人認為利用沙姆定律去對焦太難，太高級了。其實他們根本沒用沙姆定律。

傳統對焦法真很麻煩:

（1）把俯仰角度歸零。

（2）轉動對焦環（這些都是手動鏡頭），讓最遠處的景物清晰。

（3）慢慢調整俯仰角度讓鏡頭下俯，讓畫面最近部分慢慢越來清晰，直到清晰為止，注意角度不要調過。

（4）再回去看最遠處，一般來說最遠處這時候不清晰了，調整對焦環讓遠景清晰。

（5）重複上面動作，直到前後都清晰為止。

（6）你可能要反覆好幾次才可以。如果眼神不太好的，那可不容易做這事。如果是在光線極其昏暗的情況下調焦，那幾乎是不可能的任務。

查表對焦法

傳統對焦方式靠來回反覆調試，非常麻煩的原因，是因為我們需要同時控制兩個變數——俯仰角度和對焦距離。這兩個變數必須在一個特定組合才能處處清晰。我們只能通過反覆試兩個變數，同時靠肉眼觀察是否清晰來決定這些值。

我在給用技術相機的用戶講課的時候，會提到「第二沙姆定律」，把這個定律和傳統的沙姆定律聯合使用，才能對我們的實際對焦起到指導作用。幾乎沒有任何中文教程提及過第二沙姆定律，英文教材里提及的也極少，最權威的教科書《大畫幅攝影》里對它隻字不提。

我不想也沒必要講數學公式了，也不講原理了。除非你是技術狂，否則沒必要知道。我直接給結論吧。

這個技術最簡單的辦法，是我們可以提前為每一個鏡頭計算好一個表格。在實際操作的時候，可以精確地一步把俯仰角度調整到位。這是一個革命性的調焦辦法，特別適合帶俯仰刻度的相機（如移軸鏡頭和阿爾帕相機）。因為一旦俯仰角度確定後，我們只有一個變數要控制 - 就是對焦距離。這就和用普通鏡頭一樣了。

這是新式查表對焦法：

（1）測量相機到地面的高度（一開始可以用皮尺量，幾次以後，我們可以直接從三腳架打開的節數直接估計出高度）

（2）查表 - 建議把表記在手機里，或印出來放相機包里。根據高度，我們立刻知道俯仰角度。

（3）直接把鏡頭俯仰角度檸到指定角度，俯仰完畢。

（4 ) 理論上，這時候我們擰動對焦環，讓物平面上任何一點清楚就可以了。但實際使用中，我建議用下面兩個辦法之一：

A）找到畫面遠景最高物體（比如一座山或一棟樓），用實時取景把這個物體的中間高度部分放大100%，調整對焦環讓這部分清晰（這是我喜歡的辦法）。

B）找到畫面中最重要的物體，比如前景，用實時取景調整對焦環讓這部分清晰。這個方法不如A準確，但可以一試。

（5）對焦完畢，如果你的操作正確，那麼物平面上的前景和遠景一定都是清晰的。當然建議你用實時取景確認。

簡單吧？

注意，很多單反相機在實時取景地時候，光圈是全開的，按下快門鏡頭光圈才會收縮到設定值（比如f/8）。這意味著我們拍下的照片，很可能比實時取景看到的更清晰。

拍攝風光，最有用的鏡頭是24mm和17mm移軸鏡頭，下面是這兩個鏡頭的俯仰表格。不用管它們是怎麼計算出來的，直接用就可以了。不在表中的值，可以根據相臨值估計，反正那麼鏡頭上那麼小的刻度值，不可能也沒必要做到非常精密準確。準確度能到0.5度就可以了。

雖然TSE鏡頭的俯仰角度超過5度，但這張表格只提供到5度的範圍。因為俯仰超過5度後，景深範圍薄如紙，已經幾乎沒有什麼實用價值。

鏡頭俯仰的限制

前面說過，移軸鏡頭不能增加景深，移軸鏡頭只能改變物平面的角度。當鏡頭下俯後，景深範圍不再是一個立方形空間，而是一個鍥形。俯仰角度越大，這個鍥形就越薄。光圈越大，這個鍥形也越薄。

我們多數風光攝影場景，是前景有些低矮的小花小草或石頭，遠景是高山。那麼這樣的鍥形沒問題。這也是移軸鏡頭看起來好像能增加景深的原因，因為它能輕鬆地讓這樣的場景從近到遠都清晰。但是，如果畫面中有超出了這個鍥形的景物 - 比如前景有一叢比較高的植物，或遠景有特別高的山，這些景物的頂部會超出景深範圍，結果是他們下半部清晰，上半部不清晰。

下圖裡，前景的花和遠景的山的上部都可能是虛的：