爱华网最近迷上了摄影，除买了单反相机，也看了不少摄影书。由于长期读书落下的“毛病”，非要把相关成像原理研究个水落石出，经过查阅资料和思考，基本想通了相机的成像、虚化和景深的原理。这里借助其他爱好摄影的研究资料，对相机的成像和虚化原理做一剖析。
（一）相机的成像原理
一个发光的普通物体，不管其是主动发光还是被动发光，产生的是漫射光，漫无目标地向四周空间照射。如果在一个投影面的前面放一个发光的小点，我们在投影面上看到的不是一个光点，而是茫茫的一片，是这个光点的漫射光的一部分（光束，圆锥体）照亮了投影面，见图1。
图1：发光体的光束投射
如果在光点与投影面之间的适当位置放一个凸透镜，光束通过透镜时，所有的光线改变方向重新汇聚到一点，这样在投影面上就形成一个亮点，这就是那个发光点的“像”，如图2。
图2：凸透镜成像原理
相机和人的眼睛一样都是凸透镜聚焦成像。人眼的晶状体相当于一个可变焦的凸透镜，相机的镜头就是由一组镜片组成的定焦或变焦凸透镜。
当一个物体能够被我们看得见时，是因为这个物体在发光。一个物体发光，可以看成是有无穷多的点在发光。如果通过凸透镜将每个发光点的“像”准确地投射到投影面上（人眼的视网膜或相机的感光胶片、感光半导体），则投影面上就会出现这个物体完整的“倒像”，见图3。图中只表示了三个点的成像路线，仅作示意。
图3：相机成像原理
（二）相机成像虚化原理
某个发光点的光束经过凸透镜后，光束逐渐汇聚到一个点，此点即为焦点。随着光线的继续前进，光束又发散开来。如果感光平面（象平面、投影面）恰好位于焦点上，则发光点在平面上的像为一清晰的点。如果感光平面不在焦点位置，不管其靠前或靠后(图中虚线部分)，光点在平面上的成像不是一个点，而是一个圆（光斑），行话叫做弥散圆，见图4。
图4：虚化即成像弥散
当弥散圆直径很小以至于肉眼不能分辨时，那么物体的成像看上去是清晰的。如果弥散圆的直径增大，物体的像就变模糊了。
凸透镜能够将发散的光束聚焦到一点(焦点)上，此点到透镜中心的距离，称为焦距。由不同距离射入的发散光束，由于光束的发散角不同，经过凸透镜折射后其聚焦的位置也不同——物距越远，焦距越小；物距越近，焦距越大。所以，远近不同的小点在感光平面上的成像是不同的，有些是清晰的小点，有些则是弥散开来的小圆，见图5。
图5：不同物距的物体聚焦或弥散程度不同
如此一来，当调节相机对着拍摄主体聚焦后，主体成像（如B点）很清晰，但位于主体前(近景或前景，如A点)和主体后的物体(远景或背景，如C点)就比较模糊或者很模糊了。
为了突出拍摄主体，通常做法是让背景变得模糊，即虚化背景。虚化背景的本质，就是使背景的每一个点在感光平面上呈弥散圆状。弥散圆直径越大，背景的像就越“虚”。
那么如何将背景更好地虚化呢？光圈、焦距如何影响虚化？下面就这两个因素分别进行分析。
1.光圈
在保持焦距不变的前提下，增大光圈实际就是加大光圈的通光孔径。由图6可以知道，随着光圈孔径的增加，背景光点弥散圆的直径成比例地增加，虚化程度加强。
图6：光圈越大，虚化程度越高
2.焦距
改变凸透镜的凸度，就可以改变成像的焦距。焦距越大，则不同发散角的光束折射后形成的焦点间的距离就越大，远点(C点)在感光平面上所成的弥散圆直径就越大，因而背景就越模糊(见图7)。因此，虚化背景的方法之二就是加大镜头的焦距。
图7：焦距越大，虚化程度越高
有空再研究一下相机摄影景深的原理。
