移轴相机对焦规则概述

移轴相机可能被认为仅由两个基本规则来管理：Scheimpflug Rule 和 Hinge Rule。虽然标准的“镜头方程式” 也是一个因素， 但它已经被刚刚引用的两条规则所涵盖。如果遵循 Scheimpflug 和 Hinge 规则， 那么透镜方程也将是。

Scheimpflug 法则和 Hinge 法则惊人地相似。两条规则都规定三个基本平面必须沿着一条共同线汇合。对于 Scheimpflug 规则， 三个平面是胶片平面、 镜头平面和对焦平面。清晰焦点的平面是相机聚焦的平面。为了使摄像机处于聚焦状态， 这三个平面必须沿着一条直线汇合：Scheimpflug 线。然而， 单单坚持Scheimpflug 线并不能保证对焦。在没有对焦的情况下， 可以遵守 Scheimpflug规则。Hinge 规则规定了清晰焦点的平面， 镜头的前焦平面和平行电影镜头平面必须沿共同线会合：铰链线。镜头的前焦平面是平行于镜头平面的平面， 但在镜头的前方（镜头的主体侧） 具有一个焦距。平行于胶片的透镜平面是穿过透镜中心的平面， 但平行于胶片平面定向。

“Scheimpflug Rule” 实际上是由法国人 Jules Carpentier 的名字发现的。The Hinge Rule 是 Theodor Scheimpflug 发现的。今天我们将卡彭铁尔的发现与沙姆普弗鲁格联系起来似乎很奇怪。尽管舍姆普弗鲁格的名字是众所周知的，但他发现的规则往往在默默无闻中衰弱。但是Scheimpflug 的“铰链规则” 可能是视图相机实践中两条规则中最有用的。下面说明了两条基本规则。

图1.The Scheimpflug Rule 图2. The Hinge Rule

当遵守这两条规则时， 相机将处于对焦。

把这两条规则付诸实践使用说起来容易做起来难。为了说明应用于视图摄像机的两个规则的动作， 这里包含了一些动画图。要查看这些动画图， 您需要在Windows， Macintosh 或基于 Unix 的计算机上安装 Apple 的 QuickTime。当你用鼠标点击它们时， 下面的图表应该变成动画（一次一个） 。还有必要将 QuickTime电影文件放在与此 PDF 文件相同的文件夹或目录中。QuickTime 影片未嵌入 PDF文件中。

下面的图3说明了 Hinge 铰链规则如何得名。铰链规则涉及相对于相机镜头定位的三个平面。只要照相机背面（因此胶片平面） 的方向不变， 在铰链规则中使用的三个平面必须沿空间上的固定线汇合：Hinge 铰链线。镜头与铰链线距离（称为 J） 仅取决于所应用的镜头倾斜量和镜头的焦距。距离 J 和铰链线的位置不受背部正常对焦动作的影响。由于通过铰链规则， 锐利焦点平面必须通过铰链线， 所以锐利焦点平面只能做一件事， 因为相机背部被聚焦：它只能在铰接线上枢轴转动。因为相机背部被移动， 所以锐利焦点的平面像铰链线上的跷跷板一样转动。而锐利焦点所在平面的角度取决于相机背部相对于镜头的位置以及Scheimpflug 规则。观看相机背部来回聚焦时会发生什么。

图3. Hinge 铰链规则如何得名

推荐用于聚焦观看相机的动作顺序如下。想象一下， 您想在平面上放置清晰焦点的平面， 在纸上写下想法或素描。在典型的风景照片中， 你可能会希望它通过你的脚下。确定从镜头到平行于胶片平面线的清晰对焦平面的距离。在大多数风景中， 您都希望相机回到垂直位置， 这意味着需要确定从镜头到清晰对焦平面的垂直距离。这是所需的距离 J.给定这个距离和所用镜头的焦距， 然后我们确定需要的镜头倾斜量：

α=arcsin(f/J)

这个角度最方便的是通过一个表格来确定， 例如聚焦视图相机所包含的表格，但也可以使用科学计算器相对简单地确定。

对于以毫米为单位的f以及， 以英尺为单位的J， 度数为单位的α ， 大致由下式给出：

α=f/5J

将镜头倾斜朝向预定焦平面的量。也就是说， 例如， 如果锐利焦点的平面位于相机下方， 则将镜头向前倾斜。对焦相机的下一步是通过相机背面的“对焦”来调整清晰对焦平面的方向。这很容易通过观察磨砂玻璃完成。当您专注于预定焦平面上的任何单个物体时， 应该发现沿着该预定平面的所有其他物体也都处于焦点。它有助于了解在应用其他相机移动时锐器的平面会发生什么。本文的其余部分将说明这些影响。

前轴倾斜

图 4 显示了镜头围绕通过镜头中心的水平轴倾斜时发生的情况。在该动画中，镜头从镜头平面平行于胶片（零镜头倾斜） 开始， 然后以 2 度为增量向前倾斜。您会看到， 清晰对焦的平面也是平行于胶片平面开始的， 但是会在镜头平面倾斜时以与镜头平面相同的方向倾斜。锐利焦点平面倾斜的量相当多变， 这主要取决于相机背部的位置。当相机在无限远处聚焦时， 动作最为迅速。（虽然这些动画中没有显示这种特殊效果） 。我没有说明当镜头向上倾斜时会发生什么， 因为动作是完全对称的：无论镜头是向上还是向下倾斜， 从零度到十度的倾斜都会导致焦平面的旋转量相同。无论哪种情况， 锐利焦点平面的旋转方向都与透镜平面的旋转方向相同。

图4. 前轴倾斜

前底座倾斜

某些视角摄像机配备了“基线倾斜” 而非“轴倾斜” （或同时具备） 。也就是说， 相机的前基准可以围绕相机底座或单轨而不是围绕镜头的中心倾斜。对于前基座倾斜的相机， 镜头向前倾斜不仅使镜头向前倾斜， 而且还延伸镜头。这会使锐利焦点的平面与之前的情况稍有不同：它不仅旋转， 而且它也比轴倾斜情况更接近镜头。当镜头向上倾斜时， 锐利焦点平面被推离摄像机并旋转：动作与使用轴倾斜时的动作不对称。见图5说明。

图5. 前底座倾斜

后焦倾斜

过去， 书籍倾向于暗示摄影师使用相机后部的倾斜来调整清晰焦点的平面。这是因为动作涉及更简单， 更具可预测性。此外， 单单了解Scheimpflug 规则就足以估计所需的倾斜量。然而， 使用向后倾斜的结果是引入了图像失真：垂直线开始收敛。只需少量倾斜即可， 并且场景中没有明显的垂直线。但从正确的角度来看， 结果不会很“正确” 。我的建议是保持背部垂直， 除非图像效果需要透视变形。

图6说明了相机背部从镜头倾斜时会发生的情况 - 为了聚焦目的而进行的镜头倾斜运动。几何图形被简化了， 因为倾斜轴上的图像始终保持焦点。在后倾轴上成像锐利焦点平面倾斜的轴。简单！

图6. 后焦倾斜

图7说明了如果照相机底座向相机后倾， 会发生什么情况。运动也是简化了。

锐利焦点摆动平面的轴线现在更高， 但是与前一种情况相同的原理适用。对于前底座倾斜的情况， 后焦前倾使得对焦平面被推离照相机。

图7. 后底座倾斜

摆动

视图摄像机关于垂直轴的前或后标准的旋转通常称为摇摆。摆动与倾斜完全相似， 但几乎总是“轴” 型。要理解镜头向右摆动的动作（从相机后面看） ， 再看一下图4， 但想象一下， 您从上方俯视相机。同样， 如果我们要低头看镜头，后焦摆动的运动就像图6一样。

最后的话

这里显示的例子比较简单。许多移轴相机的情况并不那么简单， 但铰链规则和 Scheimpflug 规则继续适用于此处。对于摆动和倾斜的每种组合， 以及相机的每个方向， 都有一些有利位置， 相机设置相当于简单的镜头倾斜。






审核编辑：刘清