主题:数码相机等效光圈概念以及与此相关的技术思考
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泡菜
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因为搜索有关相机镜头的评价偶尔路过这里,看到有人询问等效光圈概念以及得到的回复,实在忍不住手痒写了这个帖子,希望能对需要的人有所帮助。

胶片相机时代,虽然也出现过许多画幅格式,但在进入数码相机时代以前基本已由135相机一统天下,占领了几乎所有专业和家用相机市场。在数码相机出现后,光传感器的幅面种类繁多,有1/3.2英寸、1英寸、4/3英寸等等,这使得单纯使用镜头焦距这一参数来描述相机视角很不方便,为此就引入了焦距换算系数以便将数码相机的视角和135相机镜头的视角联系起来。135胶片的画幅因为焦距转换系数为1就很自然地被称为全画幅或全幅。由于计算出的焦距并不是数码相机本身的焦距,因而被称之为等效焦距,这概念不光用起来很方便,而且从技术上初看起来也很简单。

不过不幸的是整个事情并没有看起来那么简单,数码相机不是只有一个视角的参数,与其性能密切相关的还有许多参数,如传感器噪声、分辨率、镜头尺寸、画面景深等等等等,光一个等效焦距概念并不能全面描述这些。

和拍摄景深估算有关的数学物理概念其实基本已包括在初中课程里面,附图简单介绍了其推导过程。

图中镜头的焦距为f,光轴上在物方空间里和透镜距离为Sa1的A点在像方空间里的成像距离为Sa2,而光轴上距透镜较远物距为Sb1的B点当然不会也在Sa2处成像,其成像距离Sb2小于Sa2,而其通过透镜上距离透镜中心为D/2处的光线在达到A点的像平面时和光轴的距离为R。R和f的精确关系是非线性的,但其一阶近似是很容易被推算出来的,为:

R=D*(1/Sa1-1/Sb1)/2*f

B点在A点的成像平面上的弥散斑是由B点发出的光线通过透镜上和光轴不同距离处的折射而合成的,这个公式表明了其弥散斑的半径R和透镜直径D之间的关系。这里需要说明的是弥散斑的形状以及亮度分布和透镜的结构(特别是对多透镜的镜头来说)以及镜头光圈的结构都是密切相关的,这公式所反映的关系也只是一阶近似而已,但用来估算弥散斑的大约半径还是足够的。

使用不同焦距的镜头其成像放大率是不同的,而评价照片景深的前提是首先必须将得到的图像以同样尺寸的画面显示出来,因此必须再将图像经过一个与其光学放大率成反比的数字放大后才可进行互相比较。在远端成像(物体与透镜的距离远大于透镜焦距)的前提下镜头的光学放大率的一阶近似也是和焦距f成正比的,上面公式所计算出的弥散斑半径在比较时也必须乘以一个和f成反比的系数,这表明如果进行比较的画面相同,则B点的弥散斑半径的一阶近似将和透镜的焦距无关,而只是像点距离和透镜口径的函数。

这就意味着只要在同一位置进行拍摄并将最终图像中的物体放大到同样大小,则其弥散斑的大约大小(一阶近似)将只和所用镜头的口径成正比,口径大则弥散斑半径也大,而和镜头焦距并没有直接关系。

总所周知,镜头口径D、光圈、焦距之间的关系为:

镜头口径=焦距/光圈值

因此,即使是同一画幅的相机使用不同焦距的镜头,只要焦距除以光圈值相同,在拍摄物体显示尺寸一样的前提下,所得画面弥散斑的尺寸也是近似相等的。大家现在使用数码相机和变焦头其实是很容易验证这一结论的。

如将焦距换算系数代入上面公式,则可以得到:

镜头口径=等效焦距/(光圈值*焦距换算系数)

因此,如要比较相同拍摄条件下不同画幅相机得到的弥散斑大小时,只要将实际光圈值乘以同样的焦距换算系数得出一个等效光圈,便可以直接计算出:

镜头口径=等效焦距/等效光圈系数

而只要镜头口径一样,则相同拍摄条件下得到的弥散斑大小也大约一样。例如,4/3画幅的焦距换算系数为2,因此其镜头的等效光圈值就等于镜头实际光圈值也乘2,也就是说,4/3光圈为1.4的镜头等效光圈为2.8,其弥散斑的大小将和焦距是其2倍但光圈值也是2.8的全幅镜头相同。因此,如果运用等效光圈的概念,则将很容易比较不同画幅镜头之间的景深控制能力。

不过等效光圈概念的意义并不仅仅是在估算景深控制方面。学过工科基础光学的人可以知道,对于光亮度为B的物体,在光圈值为G的照相物镜的成像焦面上所得像的光照度为:

A=(t*pi/4)*B/G/G

其中pi是圆周率、t是物镜的透过率。这个公式是相机曝光计算的基础公式,相机曝光量和曝光时间成正比,和光照度也成正比,因此如要求相同曝光量,将曝光光圈值翻倍则曝光时间就应该增长到4倍,具体说就是其他条件不变的话,光圈为2.8的镜头曝光时间应该是光圈为1.4镜头的4倍。

从计算光探测噪声的角度出发,可以简单地将光照度等效于相机光探测器表面单位面积上受到的光辐射功率,两个不同画幅的光传感器如果像素总数也是一样的话,则其每一个像素的面积是和其焦距换算系数的平方成反比的,也就是说如果光照度一样则投射到每一个像素表面的光功率和焦距换算系数的平方也成反比。

现代光探测放大器已做得越来越完美,但光探测的量子噪声和放大器热噪声都是有理论极限的,再完美的放大器也不能得到无限高的探测信噪比,无论是在量子噪声还是在热噪声主导下其探测信噪比都是由接收光功率决定的,只要像素接收光功率低,光探测信噪比就低。因此小画幅相机为了得到同样的接收光功率就必须提高成像面的光照度,而根据以上公式可知如果使用等效光圈值相等的镜头,则小画幅相机成像面的光照度就会以焦距换算系数的平方为倍数提高,这就正好抵消了由于像素面积小而产生的像素入射光功率减小的效应,使得接收信噪比可以达到同样的水平。

总结起来,如不同画幅的相机用相同等效光圈的镜头拍摄的画面和像素总数是一样的话,其每个像素的探测噪声在相同曝光量时是一样的。也可以举例说,4/3画幅光圈为1.4的镜头不光拍摄视角、景深控制,而且在探测噪声控制方面都和2倍焦距而光圈为2.8的全幅镜头相同。由此看来等效光圈的概念对评估不同画幅相机镜头的拍摄性能方面确实是极为有用的,可以很简单地进行不同画幅镜头之间的价值对比。

同样,由于曝光量的计算是采用的实际光圈值,因此ISO曝光指数相同时不同画幅的实际光探测噪声强度是不一样的,理论上,当小画幅相机的ISO曝光指数乘以焦距转换系数的平方以后和全幅相机的ISO相等时两相机的光探测噪声强度才是一样的。

所以在定义数码相机光学参数时其实可以再进一步,连曝光量的计算也使用等效参数,即将焦距和光圈值乘以焦距转换系数而ISO系数乘以焦距换算系数的平方以得到等效参数。这样,不光当镜头的等效参数相同时其视角和景深控制能力是一样的,而且不同画幅相机当等效ISO指数相同时理论噪声系数也是相同的(实际噪声当然也和制作工艺的先进性有关)。这就像在胶片时代,不同胶片厂商如果相同ISO胶片放大到同样画面时噪声颗粒强度如排除制作技术上的差别以后应该就是一样的。只不过这样什么参数都等效有可能给使用和测量方面都带来相当的混乱,所以只有等效焦距这个概念得到了广泛应用,而其他等效换算则只能让使用者自己来实施了。

幸好这种等效换算是相当简单的,就拿4/3画幅来说,焦距为25毫米,光圈为1.4的镜头是和焦距为50毫米,光圈为2.8的镜头在拍摄视角、景深控制、探测噪声控制方面都是等效的,而且其相机在ISO100时的光探测噪声强度和全幅相机在ISO400时是一样的。很明显,这种换算在评估不同画幅相机性能方面是极其有用的,因而从一开始就应该被普及开来。

但是这么多年数码相机发展过程表明事情比想象地要复杂得多,直到现在为止大多数相机使用者(很多是专业摄影摄像从业人员)都不会进行这种简单的换算。究其原因,在某些相机厂商推出小画幅相机标准时就似乎是有意识地避免了对相关概念的科普介绍,而后来生产大画幅相机的厂商也不愿意明确地去戳破这层窗户纸,而只是以泛泛地宣传大画幅的优越性取而代之,因此从现代销售心理学方面讲这一现象是极为有趣的。实际上国外著名相机评测网站dpreview也很早就在其评测中悄悄使用了等效光圈概念,但也可能是国人英语水平大多有限,阅读的人很少,知道的人并不多。

更进一步说,小画幅相机并不见得其景深控制和噪声控制都一定要比大画幅相机差,只要其相同等效光圈值的小画幅镜头的制作成本更低,或者能具有更便携的体积和重量,那么其性能强于大画幅机也是可能的。不幸的是这些年数码相机的发展历程表明,由于基本光学材料和透镜技术的限制,小画幅的镜头是几乎不可能以合理的成本、体积和重量在等效光圈值上和全幅镜头一争高下的,而小画幅镜头通常给人以小巧的印象只是由于其等效口径都是比较小的。当然反过来,全幅镜头如果也做成那么小的口径很可能也不会小巧多少,经济性上也更划不来,所以市场上也很少有像小画幅镜头那么小巧的全幅镜头出现。

需要注意的是不同画幅镜头的差别在不同焦段也是不同的。在中短焦段不同画幅口径相同的镜头其实体积和重量差别并不大,因此在全幅光探测器成本大大降低的今天小画幅相机在这些焦段存在的必要性也越来越低。而在长焦段镜头的体积和重量几乎和画幅的大小成正比,反差对焦技术的进步又使小口径长焦距镜头的自动对焦性能得到提高,因此小画幅相机还能以便携性的优势和全幅相机继续周旋。

另外以上推论并不见得也能用来得出中画幅相机必将取代全幅相机。即使光传感器成本继续降低,由于技术的限制很有可能中画幅镜头在等效光圈值上也不见得一定能胜过全幅镜头,当年全幅相机战胜了其他大画幅相机而一统天下八成是有原因的,不过对大多数消费者来说目前并不需要考虑这些罢了。

总而言之,如果不以科学的态度考察事物,自己不懂却只一厢情愿地觉得自己不知道哪里来的感觉是对的,那么即使在当代这个信息社会里由于某种有目的的误导而被忽悠了很长时间的可能性也是很大的。
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九里桥 发表于 2017-12-22 13:55
这就对了。
话说,今天你真美,美到你心里去了吧?

就下面你用全幅D810 + 105专业微距头拍的那几张垃圾废片!

你这个玩了3年器材的瘟猪子成天也好意思舔个大B脸往外发?!

...
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九里桥 发表于 2017-12-22 05:55
这就对了。

话说,今天你真美,美到你心里去了吧?

...


你能先回答楼主的公式推导的问题吗?
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LZ不要再秀智商了,先有结论再找证据的都经不起推敲。胶片时代最清楚,底片一致,只是画幅不同,从来没有一个中画副大画副用家炫耀说,你的135F1.4镜头,等效我的某某F5.6,另外,F64俱乐部听说过没?

什么散弹嘈声的,和绝对孔径有光吗?一个相机同一个镜头,最大光圈拍摄的,和收缩光圈拍的,嘈音不同吗?同一个相机,长焦和短焦,拍出来的嘈音不同吗?
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九里桥 发表于 2017-12-22 05:44
又说蠢话了不是:猪话、屁话别人听不听得懂和字数有半毛钱关系吗?那样的内容你打上一千个字、一万个字有毛用啊?:expr015...

看把你逼急的,扯上猪干嘛,猪都不会像你那般厚颜无耻。
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弄着玩儿+ 发表于 2017-12-22 05:23
它是一个玩器材的,玩的现在精神错乱了.现正在发病期: 自己@自己.自言自语.自己和自己说.

...


原来如此,现在有些人自我感觉好的不得了,有几个破钱买台相机就号称摄影师,现在更得寸进尺了,开始装起理论专家来了。讲个笑话,以前有个计算机系博士生去电脑城装机,装机小工对博士说我们是计算机专家,你不懂就听我的买这买那就行了。
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九里桥 发表于 2017-12-22 13:55
这就对了。
话说,今天你真美,美到你心里去了吧?

今天又该溜你丫了!自称照相3年,可至今还未入门的瘟猪子+键盘口活大尸: 九里桥
每天都要把你个半吊子250牵出来溜几圈让你: 天天光着屁股拉磨----转着圈的到处丢人现眼!
成天拿个全幅D810 + 105专业微距头装B,可实际连个不动的花.叶都拍不清楚,连个构图都不会!
真不知道你成天网上玩口活吹大牛B的本钱在那?成天恬不知耻,大言不惭.坐井观天.鼠目寸光,自以为是!

..
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弄着玩儿+ 发表于 2017-12-22 05:52
棒槌:你又在死鸭子嘴壳子硬.要点老脸吧!不要成天恬个大B脸.大言不惭.拿老不要脸当勇敢了!

难道你不知道 羞耻.面子这4个字怎么写...


先别发了,让他回答那个问题。回答不出来再发。
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弄着玩儿+ 发表于 2017-12-22 13:44
你丫这头瘟猪子真听话,一牵绳就马上出来溜了!以后天天都要这样啊!
今天又该溜你这头老瘟猪子了!自称''摄影''3年,可至今还未入门的键盘口活大尸!
你撒一泡尿好好的照一下你自己吧!你配提''摄影''这2个字吗?你只配说:照相3年还未入门![/img]

这就对了。

话说,今天你真美,美到你心里去了吧?
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九里桥 发表于 2017-12-22 13:37
哟,打了 20 年机关枪的老菜鸟,你这些天都躲到哪里去了?
算你还有点自知之明,终于不敢说拍照的事了?

自称''摄影''3年可现还在发废片.垃圾片.你这类只会玩器材的瘟猪子口活大尸用什么都是瞎子点灯白费蜡.

瘟猪子成天坐井观天,鼠目寸光,自以为是,成天死鸭子嘴硬,就会玩口活,胡言乱语吹大牛B一个顶仨!

你还厚颜无耻的恬个大B脸用你那拍糊的烂废片同我的片比,你也不撒一泡尿好好的照一下你自己,你配吗?

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九里桥 发表于 2017-12-22 13:37
哟,打了 20 年机关枪的老菜鸟,你这些天都躲到哪里去了?
算你还有点自知之明,终于不敢说拍照的事了?

棒槌:你又在死鸭子嘴壳子硬.要点老脸吧!不要成天恬个大B脸.大言不惭.拿老不要脸当勇敢了!

难道你不知道 羞耻.面子这4个字怎么写的吗? 下面你拍的这类垃圾废片你怎么也好意思向外发?

你撒一泡尿好好的照一下你自己吧!你配提''摄影''这2个字吗?你只配说:玩器材3年照相还未入门!

成天拿个全幅D810 + 105专业微距头装B,可实际连个不动的花.叶都拍不清楚,连个构图都不会!

真不知道你成天网上玩口活吹大牛B的本钱在那?成天恬不知耻,大言不惭.坐井观天.鼠目寸光,自以为是!

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想请或和某人回答一个问题,等效光圈的公式是怎么回事儿?这是首贴LZ的公式

镜头口径=焦距/光圈值=(焦距*焦距换算系数)/(光圈值*焦距换算系数)=等效焦距/等效光圈值

按他写的 等效光圈(焦距)=光圈值(焦距)*换算系数。那分子分母都乘了换算系数(标记蓝色),是不是可以约分掉呢?
那么他推导出的等效光圈(焦距)不就还是原来的光圈值和焦距吗?就是等效不等效都一样?

就是说你可以换个名字,但本质是一样的。
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user060626 发表于 2017-12-22 12:07
都打了快一百个字了,你还没看懂吗?小屁孩?
又说蠢话了不是:猪话、屁话别人听不听得懂和字数有半毛钱关系吗?那样的内容你打上一千个字、一万个字有毛用啊?

歇会吧,你这智商一点也不好玩,真的。
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九里桥 发表于 2017-12-22 13:37
哟,打了 20 年机关枪的老菜鸟,你这些天都躲到哪里去了?
算你还有点自知之明,终于不敢说拍照的事了?

你丫这头瘟猪子真听话,一牵绳就马上出来溜了!以后天天都要这样啊!
今天又该溜你这头老瘟猪子了!自称''摄影''3年,可至今还未入门的键盘口活大尸!
你撒一泡尿好好的照一下你自己吧!你配提''摄影''这2个字吗?你只配说:照相3年还未入门!
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成天拿个全幅D810 + 105专业微距头装B,可实际连个不动的花.叶都拍不清楚,连个构图都不会!
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九里桥 发表于 2017-12-22 13:37
哟,打了 20 年机关枪的老菜鸟,你这些天都躲到哪里去了?

算你还有点自知之明,终于不敢说拍照的事了?

连前几天帮你的都看不起你这类围着妺子裙子转的老色鬼了!都在公开损你这类半吊子了!

你还是要点老脸吧!不要成天恬个大B脸.恬不知耻.厚颜无耻.大言不惭.拿不要脸当勇敢了!
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九里桥 发表于 2017-12-22 13:37
哟,打了 20 年机关枪的老菜鸟,你这些天都躲到哪里去了?
算你还有点自知之明,终于不敢说拍照的事了?

你丫还是先去治好你的精神错乱(自己@自己.自言自语.自己和自己说)再来吧!

精神病人:有妄想、幻觉、错觉、哭笑无常、自言自语、行为怪异、绝大多数病人缺乏自知力,不会承认自己有病,不会主动寻求医生的帮助。

...
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弄着玩儿+ 发表于 2017-12-22 13:23
它是一个玩器材的,玩的现在精神错乱了.现正在发病期: 自己@自己.自言自语.自己和自己说.

哟,打了 20 年机关枪的老菜鸟,你这些天都躲到哪里去了?

算你还有点自知之明,终于不敢说拍照的事了?

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user060626 发表于 2017-12-22 09:53
你是没工作的吗?一天到晚当键盘侠来这里放屁?
有人怀疑你是专门来跑流量的,有人怀疑你是XX枪手,
你自称北大毕业,依我看你就是个不干正事整天上网放屁的小屁孩。

它是一个玩器材的,玩的现在精神错乱了.现正在发病期: 自己@自己.自言自语.自己和自己说.

本帖最后由 弄着玩儿+ 于 2017-12-22 13:31 编辑

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九里桥 发表于 2017-12-22 02:36
对不起啊,你看你,能说句人话吗?

都打了快一百个字了,你还没看懂吗?小屁孩?
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同光圈下M43单位面积上的光强度难道差几档?底小曝光量要增加N档?像场大小被理解成光通亮是脑筋急转弯吗。
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user060626 发表于 2017-12-22 09:53
你是没工作的吗?一天到晚当键盘侠来这里放屁?有人怀疑你是专门来跑流量的,有人怀疑你是XX枪手,你自称北大毕业,依我看你就是个不干正事整天上网放屁的小屁孩。
对不起啊,你看你,能说句人话吗?
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金池长老 发表于 2017-12-17 13:00
M4/3就别提便携了,
论便携,谁也不如这个

论便携,谁也不如手机。
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九里桥 发表于 2017-12-22 01:18
好吧,我是不是应该言简意赅地告诉你:你蠢到连自己是在放屁都不知道,还跑出来放屁?脑子进水了吧?...

你是没工作的吗?一天到晚当键盘侠来这里放屁?有人怀疑你是专门来跑流量的,有人怀疑你是XX枪手,你自称北大毕业,依我看你就是个不干正事整天上网放屁的小屁孩。
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user060626 发表于 2017-12-22 09:08
你这种人每次留言那么多,却都是废话连篇啊,说话要言简意赅你没上过学老师没教过你吗?兰拓说了什么错话你都不知道还来为他站台?三校生一个。


好吧,我是不是应该言简意赅地告诉你:你蠢到连自己是在放屁都不知道,还跑出来放屁?脑子进水了吧?
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泡菜
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九里桥 发表于 2017-12-09 06:28
兰拓到底说过什么错话,让你们这么多人、这么长时间这样和它过不去,怎么就没有一个人说出个所以然来呢?

也不是没有一个人说啊?@与食俱进转...

你这种人每次留言那么多,却都是废话连篇啊,说话要言简意赅你没上过学老师没教过你吗?兰拓说了什么错话你都不知道还来为他站台?三校生一个。
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泡菜
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这里很多人都觉得等效光圈概念是专门发明出来诋毁小画幅相机的(很明显奸商毕竟是少数,所以这里的粉丝传统确实让人感到好笑。很多都是岁数相当大的人了,却比那些愚昧、幼稚、还狂热的小孩子更极端,所有事情在他们看来都和门派观念有关),因此有些人随口就说说光圈是物理定义而等效光圈不是,因此当然没必要使用(其实这个理由本身就完全不符合逻辑,什么才能称得上是物理定义?f=ma,f和m是物理定义,a就不是?初中物理都学懂了吗?)。

事实是没有任何人会去争等效光圈的发明权,这只是由光学透镜基本理论极其自然导出的一个系数(这里人花了很多精力来进行各种丑恶和好笑的表演,却看不出谁是在真正讨论问题,所以我主帖里有关等效光圈定义的说明根本没人看,这真是这个论坛的悲哀)。光圈值的定义很多人都应该知道

光圈值=焦距/镜头口径

这里焦距概念很多人都清楚,但镜头口径应该只知道个大概。对知道初中物理的人来说,镜头口径就是透镜的直径,但现在相机镜头都是多透镜系统,镜头口径的定义就稍微地复杂一些了。光学上定义镜头口径是透镜系统口径光澜的直径,口径光澜位于镜头上实际光圈片所在的位置,其光圈孔直径就是镜头口径。

因此相比于光圈值,镜头口径的概念不光看起来更物理一些,而且事实上也和很多重要的透镜特性有更直接的关系,其中就包括景深、入射总光功率和衍射极限等等。在在主帖里我用极其简单的方法就证明了:只要在同一位置进行拍摄并将最终图像中的物体放大到同样大小,则其弥散斑的大约大小(一阶近似)将只和所用镜头的口径成正比,至于接收总光功率和镜头口径的平方成正比凭简单的直观想象也应该知道是对的吧?所以其实根本用不着什么等效焦距概念和等效光圈概念,对任何镜头用焦距除以光圈值就可以得出镜头口径,口径大的镜头体积也大,这也就是为什么DG200/2.8和佳能400/2.8体积相差那么多的直接原因,也是索尼100-400/4.5-5.6和DG200/2.8体积相差不大的主要因素。因此真正说起来在数码相机多画幅并存的时代里最重要的镜头参数当仁不让地就应该是镜头口径,不管画幅如何变化,只要知道了这单个参数,就知道了这个镜头最重要的特性。

这个最物理、最重要的参数并没有被采用为数码相机镜头的通用参数,不过这也是很自然的。和相机设置关系最密切的是焦距和曝光量,所以排除了画幅因素的等效焦距才被广泛地应用,而

镜头口径=焦距/光圈值=(焦距*焦距换算系数)/(光圈值*焦距换算系数)=等效焦距/等效光圈值

所以在等效焦距概念被广泛应用的前提下,为了能评估镜头口径这个最重要的物理参数,使用等效光圈值(怎么命名其实无所谓)其实是最简单的,在等效焦距一样的前提下,等效光圈值大则镜头口径小,反之亦然。

虽然有人说起过手机镜头的等效光圈,但很明显没人认真算过。iPhone 4s和5s像素都是8M,等效光圈值分别是19.5和16.1,6s plus像素12M,等效光圈值15.4,所以4s的衍射效应影响应当是相对严重一些,5s和6s plus就会好一些,但显然厂家是考虑到这些的。说到底,厂家比用户当然要懂的多得多,特别是对苹果这样的大厂来说。

当然,指望厂商都统一地标注镜头的等效光圈是不实际的,一是当然会引起一定的混乱,第二个原因这里就不细说了,就像有些国产混动车的耗油量定义是100公里电开90公里,油开10公里,用掉多少油就是百公里几升,如果你信了你就输了。

有关传感器画幅很多人都说底大一级压死人,但真正知道原理的人这里应该是几乎没有,有些想当然的理由仔细推敲都是站不住脚的。比如说底大了分辨率就可以做得高,但现在手机分辨率也不低又作何解释呢?按照现在传感器噪声水平和集成密度,如果不是衍射效应限制,再提高分辨率也完全有可能。另一种说法是底大了探测到的光功率就多,但我前面已经指出,接收总光功率和镜头口径的平方成正比,因此只要小画幅相机镜头口径和大画幅一样,其接收总光功率也并不低。

相同视角的小画幅相机镜头焦距也短,如果从单透镜概念将,焦距短则镜头也短,因此如直径相同,则小画幅镜头的体积肯定会小一些,从这个角度说,小画幅确实有可能会起码在体积上占有优势。

真正的原理比想当然要复杂得多。现代透镜设计本身是一个很复杂的课题,多透镜结构,各种各样的材料和透镜类型,各种各样的补偿。一个简单的规律是往往透镜的焦距越短就越难做,因此小画幅镜头不光在体积上没什么优势,正相反的是这么多年镜头发展史早已证明,使用现在的光学材料和透镜制作技术,如镜头口径一样,则小画幅相机的镜头体积和重量都要大于全幅镜头,并且很多稍微专业一些的全幅镜头的口径,对小画幅相机来说即使不考虑成本都是很难想象的。这才是底大一级压死人具有一定合理性的真正原因,而这个原因本身就是很复杂的,不光一眼看不出来,也不是放之四海而皆准的。

最明显的就是有关中画幅相机,很难说常用口径的镜头会比全幅镜头好做、便携性好、或成本低。中画幅相机当然会有其擅长的地方,但底大一级压死人的说法很可能就不会成立。

索尼的微单采用了短法兰距,按理说起码在中短焦距有可能设计出更便携、成本更低的镜头,但事实是其绝大多数全幅镜头都还是采用了传统全幅镜头结构,并没能很好地利用短法兰距的特点,在便携性上进步很少,成本更是不用说了。这也显示了相比于半导体技术,现代光学透镜制作技术的发展是很缓慢的。

也正是出于同样的原因,指望4/3系统在顶级性能上同全幅系统竞争也是不实际的,那得说不定哪天透镜制作技术取得突破性进展后才有可能。不过如对性能稍微降低些要求,则底大也不见得就完全占优势,起码在成本上就不是。当然随着全幅传感器价格的迅速降低和处理器技术的高速发展,全幅的相机优势也不可避免地越来越大,这也是很明显的事实。

最后再加一句,有些人肯定又要说,既然这个论坛这么差劲,你为什么还要在这里发帖呢?其原因和相机其实有些类似,各有各的使用价值,只成为什么什么的粉丝这种事我是绝不会做的。
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M4/3就别提便携了,
论便携,谁也不如这个
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所有等效光圈的帖一律不再回了。
要说都到吃瓜群众开“讨论等效光圈太掉价”的那个贴里去!
让其他的都沉。
让他们有劲儿也使不上。
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科普一次 发表于 2017-12-17 07:49
最近有关4/3系统镜头比较热门的是DG200/2.8,这正好又是一个极其合适地应用等效光圈概念的例子。

附图左边比较了DG200/2.8和佳能400/2.8。难道4/3系统只依靠将昂贵的全幅传感器换为便宜地多的4/3传感器就可以做到将镜头的体积如此大幅度减小而不对画质有任何副作用,这我想任何正常人都不会相信吧。

如果承认会有区别,那么怎样理论上简单大约地评估区别肯定是有必要的,而最合适的方法当然就是等效焦距和等效光圈概念了,没有之一。两个镜头的等效焦距是一样的,等效到全幅上都是400,因此视角是一样的。光圈等效到全幅上分别是5.6和2.8,即从景深控制、拍摄噪声和衍射效应方面讲,DG200/2.8理论上都等效于光圈为5.6的全幅镜头。也就是说,DG200/2.8在光学效果理论上确实是等效于比佳能400/2.8光圈小两档的全幅镜头,这就合理的解释了为什么这两个镜头体积相差这么大。

这里经常有人不同意传感器画幅变了拍摄噪声也会改变,其实道理也很简单。设想将这两个镜头用在对应画幅的胶片相机上,使用同样ISO指数的胶片,拍出来的图像放大到同一尺寸,难道噪声颗粒会一样吗?全画幅肯定要好得多吧?如果连这都不承认,这些人懂不懂摄影难道还有必要怀疑吗?

附图右边是佳能索尼100-400/4.5-5.6和D ...


镜头体积这玩意 可大可小 动下脑袋再讲话吧
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