清晰 锐度 景深 弥散圆 前景深 全景深 超焦距 爱里斑 衍射
当我们观察一张照片时，我们第一注意的不是照片的构图、影调及色彩，而是照片的清晰度，也叫锐度。
一、“清晰”照片的概念：
不管是相机厂商还是作为拍摄者，都会极尽所能让图片“清晰”，细节锐利， 纤毫毕现。那么，所谓“清晰”的尺度是什么呢？
分辨率， 分辩率是指在成像平面上1毫米间距内能分辨开的黑白相间的线条对数，单位是“线对/毫米”（lp/mm，line-pairs/mm）
国际通行的概念是，一个具有标注视力的观察者，从大约10-12（25-30厘米，这也是人看书看图常用的距离）英寸的距离，观察一张8-10英寸（略小于A4纸）的照片，基本能辨认出1mm内的5对黑白线对，也就是说，对于黑白反差线对，我们最小的辨认尺寸是0.2mm。这也是“清晰”概念的理论基础。
黑白线对，从疏到密。图片来自网络。
黑白线对，从疏到密。图片来自网络。
此外，以上观察距离若加倍，分辨线对要减半。若减小距离，分辨线对会增多，但一般来讲，人眼的最大分辨率为300dpi，即，每个像素（线对）最小尺寸为0.085mm，但这不在我们正常观察距离的考虑范围内，我们一般仍以0.2mm作为照片清晰度的辨认标准。
以尼康D810为例，其像素是3615万，具体长宽为7360x4912像素。按以上概念，要保证图片清晰，此照片最大可以放大到1472x982.4mm，每个像素最大打印尺寸为0.2mm（相当于127dpi）。当然，在特殊情况下，照片可以差值放大，以便打印更大尺寸。
现在我们以此为基础，讨论景深的概念。
二、景深：
景深是指在相机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围。在聚焦完成后，在焦点前后的范围内都能形成清晰的像，这一前一后的距离范围，便叫做景深。
景深的概念。图片来自网络。
景深的概念。图片来自网络。
景深的计算公式：
（1） 前景深ΔL1=FδL^2/（f^2+FδL）
（2）后景深ΔL2=FδL^2/（f^2-FδL）
景深ΔL=ΔL1+ΔL2=（2f^2FδL^2）/（f^4-F^2δ^2L^2）
从公式(1)和(2)可以看出，后景深>前景深。
其中：
δ——容许弥散圆直径 mm
F——镜头的拍摄光圈值 （分母值）
f——镜头焦距 mm
L——对焦距离 mm
ΔL1——前景深 m
ΔL2——后景深 m
ΔL——景深 m
在此要特别指出的是，镜头的最近对焦距离，都是指被摄物到相机感光元件（CMOS）的距离，而并不是被摄物到镜头前端的距离，这一点一定要清楚。
以上各个参数中，我们唯一不熟悉的，就是弥散圆，所以，我们还要弄清弥散圆的概念，可参考上图。
三、弥散圆：
弥散圆（circle of confusion）：物点成像时，由于像差，其成像光束不能会聚于一点，在像平面上形成一个扩散的圆形投影，成为弥散圆。
严格的说，只有焦点处的影像，其成像光束会聚于一点，换句话说是绝对清晰的，离开焦点的影像，其成像光束不能会聚于一点，只是离散有多有少，都是相对模糊的。好在我们的眼睛也有局限，对稍有模糊的图像，也基本认为是清晰的。 所以概括来说，允许的弥散圆直径越大，景深就越大；弥散圆直径越小，景深越小。 但这有个限度，也就是说，允许的弥散圆最大直径到底是多少才能让我们认为基本清晰？这就是本文第一部分着重探讨的“清晰”的概念，在此就要发挥作用了。
首先我们要搞清的是，拍照的目的是什么？！或者说，我们最后想展示给别人的出图方式是什么？
归纳起来无外乎以下几种：(图片越来越大)
1.手机微信分享（小幅图片，3.5x5.5英寸左右）
2.电脑网络分享或打印中幅照片分享 （中幅图片，10x8英寸左右）
3.大型商业图片 （大幅图片，32x24英寸左右商业图片）
不管是以上什么形式，我们仅仅做这样的假设，观众在10-12英寸或者更远的距离观赏图片。这是我们确定弥散圆的前提。也就是说，对于最终图片，我们要求每毫米有5组黑白线对能看清，最小像素0.2mm。
例如，我们用D810拍摄，最终要打印10x8英寸（254x203mm，略小于A4纸。）的中幅照片，同感光元件CMOS（全幅35.9x24mm）相比，最终图片放大了约7倍，最终图片的最小像素为0.2mm，对应到感光元件CMOS上，其大小为0.2mm/7=0.029mm，这就是弥散圆的允许最大直径。我们知道D810的传感器像素大小为0.0049mm（4.9µm），也就是说，一个弥散圆最大允许横跨6个像素，将近40个像素面积。
对于大多数摄影爱好者甚至于专业摄影师来说，10x8英寸左右的中幅照片可以满足绝大多数的应有场合。这就是为什么几乎所有的景深计算公式，以及镜头上的景深标尺，均以0.03mm作为允许最大弥散圆直径的原因。
当然，有些景深计算公式以三十分之一作为弥散圆直径，有些以感光元件对角线长度除以1730为弥散圆直径。上下都差不多，不一一而论了。
可以想见，对于型号大小不一的截幅机而言，由于其感光元件小于35mm全幅机，最终图片与截幅CMOS的比率更大，会要求弥散圆直径更小，这是显而易见的。
我们不妨再多探讨一些可能性，当最终要打印32x24英寸（813x610mm）的大幅照片，同感光元件CMOS（全幅35.9x24mm）相比，最终图片放大了约22.6倍，最终图片的最小像素为0.2mm，对应到感光元件CMOS上，其大小为0.2mm/22.6=0.009mm（可近似取0.01mm），这就是弥散圆的允许最大直径。我们知道D810的传感器像素大小为0.0049mm（4.9µm），也就是说，一个弥散圆最大允许横跨约2个像素。
如果再要求高些，我们就要出大小为1472x982.4mm的超大图片，弥散圆直径可以直接以像素的大小来取，以D810相机为例，弥散圆允许直径为 0.0049mm（可近似取0.005mm）。
此外，还要考虑爱里斑的影响。
四、爱里斑：
由于光的波动性，光通过小孔会发生衍射，明暗相间的条纹衍射图样，条纹间距随小孔尺寸的减少而变大。大约有84%的光能量集中在中央亮斑，其余16%的光能量分布在各级明环上。衍射图样的中心区域有最大的亮斑，称为爱里斑。
爱里斑，图片来自网络。
爱里斑，图片来自网络。
爱里斑的大小不超越一个像素时，对应的光圈值为衍射极限光圈，理论上讲，光圈小于极限光圈时，爱里斑会变大，并跨越多个像素。
衍射极限光圈 DLA=像素尺寸/（1.22x光波波长）。
衍射极限光圈DLA=p/(1.22λ)是根据像素尺寸p推出的，所以一个爱里斑的大小就是一个像素的尺寸大小。根据瑞利判据，两个爱里斑中心的距离等于爱里斑半径的时候，刚好可以分辨。
两个爱里斑可以分辨的瑞利判据 ,图片来自网络。
两个爱里斑可以分辨的瑞利判据 ,图片来自网络。
衍射极限光圈下的两个刚好分辨的爱里斑占据1.5个像素，图片来自网络。
衍射极限光圈下的两个刚好分辨的爱里斑占据1.5个像素，图片来自网络。
就是说两个爱里斑的横向大小为3倍半径（即3r），大约占据1.5个像素（横向）；纵向上还是一个爱里斑的大小。这样估计衍射极限光圈下的两个刚好分辨的爱里斑横跨1.5个像素。当然，如果光圈比衍射极限光圈大，爱里斑就比像素还小，那么成像就很清晰。
还是以D810为例，其像素尺寸为4.9 µm，所对应的极限光圈为f/8，当弥散圆以单个像素约束时，可分辨的两个爱里斑也应该以单个像素约束，否则没有意义，此时对应的光圈为f/5.6 。换句话说，要出 1472x982.4mm这样的超大幅图片，我们不但要以0.005mm取值弥散圆来计算景深，还需要光圈设定不小于f/5.6。这样的条件真是苛刻，所以，作为一般摄影爱好者，还是不要以这样的尺寸作为出图目标吧。
当最终要打印32x24英寸（813x610mm）的大幅照片，弥散圆跨越2个像素，此时，也允许爱里斑跨越同样2个像素，对应的光圈值为f/11，这样的要求并不高。
当最终要打印10x8英寸（254x203mm）的中幅照片，弥散圆跨越6个像素，此时，也允许爱里斑跨越同样6个像素，对应的光圈值为f/32，这样的要求更容易实现。
五、综上所述，总结如下：
1.“清晰”是有前提的，它是在常规观察距离下， 人眼可分辨的，实际出片尺寸下的最大分辨率。它同时受照片输出尺寸、景深、弥散圆及爱里斑等诸多因素相互影响。
2.弥散圆影响景深，影响“清晰度”，也相应影响出片尺寸，弥散圆越小，出片尺寸越大，但景深也越小，出片受限，尤其是多张全景深合成的拍摄受限，需要找出最佳平衡点。
3.同样，爱里斑也影响“清晰度”，相应影响出片尺寸。在追求更大景深的前提下，尽量缩小光圈，但爱里斑也会变大，同样需要找出最佳平衡点。
4.本文探讨了针对尼康D810相机的，不同出片尺寸的最佳参数平衡点，目的是让照片更加“清晰”。其他摄影设备可参考研讨。
5.本文对“清晰”照片的研讨是在基础理论层面，对于影响照片清晰度的对焦方式、脚架等机外防抖方式、反光板预升，N轴防抖等机内防抖属于操作层面，我会在后续文章中讨论，希望能给更多影友带来帮助。