3.3 人類察覺細節的能力
所有的攝影師在談論解析度、調焦和景深(這三個詞都為專業名詞，我們會在後面的章節進行較為詳細的介紹，先通過這一章節的學習對它們有乙個大致的了解)時，很容易忽略乙個有關人類肉眼觀察極限的問題。這個問題與人眼能夠看到影像多少細節具有密切的聯絡。人類的想象力是察覺細節的好幫手，也是人類所具有的能力之一，它能幫助你察覺數位相機所不能記錄下的細節，**印表機所列印不出的細節，甚至肉眼所不關注的細節，所以人類本身具有的感知能力在數碼攝影中顯得尤為重要。此外，數碼影像感測器的尺寸通常都比35mm膠片的尺寸要小，所以數位相機生產商極力推廣相機解析度和那些優於傳統相機的功能，以此在隱藏數位相機的不足之處。如右圖所示，圖中表現的是一種名為艾里斑的光斑，如果人的眼睛一直盯著它看的話，就會產生一種覺得自己的雙手好像被**住並漸漸陷入到其中的錯覺。
1.艾里斑(天文學家喬治•艾里(greorge
airy)是首先發現這種光斑現象的科學家)就是乙個沒有長度和寬度的並且與物理光斑相似的乙個光的缺失偽跡。它並不存在於自然界中，因為它是光的衍射與人類視覺交叉所產生的偽跡而已。艾里斑會像光斑一樣隨著光線穿過空氣、鏡頭和光圈等不同的介質而改變(此處的介質當然包括人的眼球和瞳孔，只要人類用眼睛看物體，就會產生這種自然界不存在的艾里斑)。
2.當光線通過附有雜質的空氣和鏡頭時就會產生光的衍射現象。衍射所產生的雜斑其實是可以**或**到的，因為它就在光點的中心，然後會慢慢地退去並向光斑的邊緣聚攏，最終在聚攏處重新合成一條光線。
3.如果你一邊看著兩個物體，一邊漸漸地後退，你會發現這兩個物體會慢慢地靠攏(其實是由於透視的原因)。這一原理同樣適合於兩個艾里斑，它們也會隨著距離的變遠而相互接近並且重合成一點。但事實上兩個艾里斑之間是有距離的，此距離和艾里斑的半徑相同，大約為0.27微公尺。我們將這一距離稱之為「瑞利極限」。
4.當物體穿過瑞利極限的時候，物體的形狀就會出現一種分離狀態(如右圖所示)，物體的色彩資訊會以多種細節的形式散失。但是在散失的過程中會出現新的完型資訊。如果你近近地看著一面磚牆，你會看到牆面是由一塊塊粗糙的紅色的並且四周被不同顏色和紋理的灰泥所包圍的磚塊砌成的。
5.看著牆和磚塊上的光點並漸漸地退後，到一定距離後，它們會穿過瑞利極限，牆和磚塊的色彩會相互摻合。首先牆的顏色會變得更為統一，再退遠一些之後，一塊塊紅磚會模糊地融入到牆體之中。這樣一來雖然會失去很多(諸如牆體中磚的形狀和色彩)資訊，但畢竟牆是由磚砌成的，只是資訊缺失之後使你的眼睛看不到它的存在而已。現在你應該明白了吧，簡單的一面牆也會隨著距離的變化產生資訊的轉換，但這些轉換只有細心的人才能發現，因為牆自己是不會告訴任何人的。
解析度基於艾里斑的物理性質之上，鏡頭生產商以一組黑白線條為標準建立了一套測算解析度的標準方法。當然，這需要一些條件的配合—①20/20vision(表示視力很好)；②非常理想的光照條件；③眼睛和物體之間具有特定的距離；④特定的色彩明度和對比度—在以上四個條件的配合之下才能完成對解析度的測算。但是在測算解析度的時候，還要**用此解析度拍攝出的**的最大擴放限度。此外，科學家通過對人眼敏銳度的研究得出，具有正常視力的人們，其眼睛能夠分辨出非常細小的物體。因為人眼的視覺敏銳度是非常高的，大約在1公尺的距離人的視角倒數為0.003弧分，所以人類在光學上的感知比一些科學測算的結果還要精確。
光學工程師測量解析度的標準是在1公釐的位置放置13組黑白線條(黑白線的尺寸不詳)，人在距離它們1公釐的地方看到它們的尺寸就是乙個解析度的尺寸(如下圖所示)。如果黑白線條的數量超過13組，人的視覺就會被引入灰色的區域值為30微公尺的瑞利區域。
2.光斑能夠不受艾里斑扭曲的干擾，但是能在列印完成的**上顯現出來。如果它的尺寸小於30微公尺，在**上則不明顯，也就是說仍然在**清晰的標準之內。但是如果它大於30微公尺，它就會以模糊點的形式出現在**上，其數值越大模糊點也就越大。這就是我們一直想知道的有關**清晰的視覺概念，也就是我們通常所說的這是一張對焦正確的**。
3.4 鏡頭對焦成像的工作原理
不知道孩提時你是否經歷過，在乙個炎熱的夏天，手裡拿著放大鏡在戶外尋找可以被點燃的物體。比如你覺得樹葉可以被點燃，你就會把放大鏡舉在太陽和樹葉之間，前後移動放大鏡來尋找太陽穿過放大鏡之後的聚光點(形狀類似於小太陽的光點)並把它射到那片倒霉的樹葉上。幾秒鐘之後，樹葉會冒出青煙，隨後，突然冒**花。這一系列行為其實與相機的聚焦具有相同的原理，但它只是乙個小把戲罷了。
在相機中成像，不是只用玻璃片或塑料片來彎曲光線所能實現。當然，相機也需要通過鏡頭對入射的每一束光線進行彎曲，而且每一條光束的路徑都是不相同的(除了位於透鏡中心的光線)，但是它們都會被校正到正確的位置。
要形成上述樹葉上的聚光點，也就是焦點，必須使光線從不同角度射過放大鏡片(正透鏡)從而形成焦點。正透鏡具有相當光滑的曲線表面，中間厚四周薄的特性使其形成了表面彎曲如球的形狀。此外，筆直穿射過鏡片中心(即沿著鏡片的中軸線射入鏡片)的光線，由於射入鏡片時沒有任何角度，所以這條光線是惟一沒有被改變路徑的。
其他的光線則平行於那條筆直的光線穿過光滑的曲線表面，形成彎曲的帶角度的光線，距離鏡片中心越遠的光線彎曲的角度越大。穿過正透鏡片的光線會在中心軸(筆直的光線)上匯合成乙個焦點，也就是樹葉被點燃的那個地方。正透鏡俗稱放大鏡，通常用它來放大文字幫助人們(特別是老人)閱讀。
負透鏡與正透鏡正好相反，它具有凹陷的光滑的表面(凹面)，鏡片的中心很薄但是四周很厚。負透鏡可以幫助看不到遠處物體的人們(近視眼患者)恢復視力。
光線穿過負透鏡時，光線是呈發散狀的，它們會距離中心軸線越來越遠，而且光線也不會匯合成令樹葉懼怕的焦點。如果將發散的光線向反方向延伸，光線會在透鏡的另一側匯合成乙個虛擬的焦點(虛焦)。
聚焦成乙個清晰的影象並不是使用單個透鏡就能夠完成的。相反，成像需要多種不同型別的透鏡(鏡頭組)組合在一起，並通過調整才能實現對不同距離物體的對焦。此外，鏡頭組還決定著單個透鏡的焦距。焦距是指當鏡頭被設定為無限遠的模式時，焦平面與後節點之間的距離。補充一點，後節點不一定非在透鏡的後面，它也可以在透鏡的前面。
彩虹中彎曲的光線
在光線穿過透鏡時，不是所有的有色光線都會改變原有的路徑。因為不同的有色光線具有不同的波長(波長的概念在之前已有詳細闡述，所以就不再重複了)，所以它們的彎曲角度也大不相同。(如下圖所示)
當光線穿射過雨滴時，雨滴就充當了透鏡的角色，把天空中的光線轉換成了光譜中的各種顏色。這就是為何彩虹是只在水汽中形成的道理。當把上述原理應用在相機中時，我們稱之為色差。在這種情況下拍出的**，片中主體物的邊緣會出現紫邊現象或色暈(如右上圖所示)。此外，一種由兩種物質混合製成的鏡頭可以消除這種紫邊現象，因為兩種物質的折射率不同，從而產生了有色光線的相互抵消，從而防止紫邊現象的產生。還有，我們可以通過電腦修圖軟體(如photoshop)對**進行後期處理，從而消除色差。(如下圖所示)
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