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—— —— —— 引言：既然今天@宁思潇潇 校长很头铁的挑战了“等效光圈”这个话题，ET就把这篇文章再更新一下吧。 ★等效焦距★ 等效焦距的本质是“视角”，它让不同画幅相机可以有统一的“焦距-视角”概念。比如：我们只需要知道50mm或等效50mm是标准镜头，而不需要刻意去记APS-C上的33mm、M4/3上的25mm、1英寸的18mm是标准镜头。 等效焦距是胶片时代就有的概念，但数字成像设备的蓬勃发展让更多人知道了“等效焦距”。毕竟，底片的规格是有限的，而数码相机、手机中使用的CCD/CMOS规格实在太多了……今天说这个设备上的8mm是标准镜头，明天说那个设备上的65mm是标准镜头，估计大家都会崩溃的。 等效焦距 = 物理焦距 × 等效系数，而等效系数则是两个画幅对角线长度的比值 —— 我们现在说的“等效焦距”通常是“35mm（或135）等效焦距”。如果你愿意的话，当然也可以建立1英寸等效焦距、44×33等效焦距体系…… 对于某个规格的图像传感器来说： (135)等效系数 = 43mm ÷ 对角线长度 (135)等效焦距 = 镜头物理焦距 × (135)等效系数 * 43mm即35mm(135)全画幅的对角线尺寸。 —— —— —— 1/2.3英寸、1英寸、4/3英寸……这些都指图像传感器的对角线长度，且这里的1英寸是15-18mm —— 对，不是统一的，且不是自然世界中的25.4mm。别问为什么，问就是历史遗留问题；问就是，厂商随便写的。 绝大多数镜头上标的是物理焦距而非等效焦距。所以，要不要乘等效系数只与相机有关。 透视只和拍摄距离有关。相同构图、相同等效焦距的不同相机，透视是一样的。 那么全画幅的50/1.8镜头和APS-C画幅的50/1.8镜头有什么不同？最本质的差异是后者无法完全覆盖全画幅的像场。像场就是镜头在焦平面上（优质）成像区域的大小，Dpreview的这张图会更形象一些。 ▲虚线框是全画幅，中间有颜色的部分是APS-C画幅。 ★等效光圈(景深)★ 等效焦距相同，全画幅的F2.8、APS-C的F2.8、M4/3的F2.8、手机的F2.8……它们的效果一样么？我们从景深、曝光两方面来回答这个问题。 影响景深的主要因素是（物理）焦距、光圈和拍摄距离。其中，焦距越长、景深越浅；光圈越大（F值越小）、景深越浅。 比较景深的话，我们可以使用不同画幅的相机，以相同等效焦距、相同光圈、相同构图拍摄同一个对象 —— 这也意味着所有相机拥有相同的拍摄距离（不理解的话，把上面那一节再看一遍）。 实际上，我们只需要将相关参数填写到“景深计算器”里，就可以快速得到结果：（在上面的条件下）画幅越大、景深越浅。为什么？因为画幅大、等效系数小、物理焦距长。光圈、距离都相同，物理焦距越长则景深越浅。 所以M4/3画幅的25mm F2在景深效果上无法等效于全画幅的50mm F2。好吧，这里省略公式推演过程，直接给大家一个结果：M4/3画幅的25mm F2在景深效果上等效于全画幅的50mm F4，也就是光圈、焦距都乘上等效系数。 ▲继续用Dpreview的样图：相同等效焦距、相同构图，左边是全画幅+F1.2镜头，右边是M4/3+F1.2镜头，很容易看出背景虚化的效果差别非常大。 ▲相同等效焦距、相同构图，左边是全画幅+F3.3，右边是M4/3+F1.6，等效光圈相近，虚化程度基本相同。 TIPS：一些注意事项 以上讨论中，景深全部是指光学景深，而不包括任何数字处理。 ★等效光圈(曝光)★ 相当多的网友都已经接受了等效光圈对景深的影响，而争议点主要集中在曝光上 —— 毕竟，以我们的实际使用来说，相同曝光、相同光圈、相同感光度，不同画幅相机的快门速度是基本一样的。 在曝光的三要素：光圈、快门速度、感光度中，实际上只有快门速度是一个绝对值。光圈本身就是物理焦距与通光孔径的比值，而不同画幅设备的感光度也没有横向对比意义 —— 全画幅的ISO 1600、M4/3的ISO 1600、手机的ISO 1600，图像中的噪点程度是不一样的。 可能有人会说，我用全画幅相机在ISO 1600下拍一张照片，然后把全画幅相机切换到APS-C画幅模式，以同样的构图再用ISO 1600拍一张。既然是同一台相机（同样的图像传感器）、同样的感光度，这画质总该是一样的吧？抱歉，并不是。 以索尼α7RIV为例，全画幅是约6000万像素、APS-C画幅是约2600万像素。如果你要进行比较的话，需要将全画幅6000万像素照片在后期软件里缩小至2600万，再与APS-C画幅拍摄的照片进行比较。高像素缩小至低像素肯定比直接用低像素拍摄的画质好，这也是很多厂商所宣传的“超采样”。 图像传感器的信噪比取决于它能接收到多少光线 —— 相同环境亮度、相同快门、相同F值，图像传感器的尺寸越大、接收到的光线越多、信噪比就越高。如果你认同在100%看图时，像素越大、画质越好；那就应该接受在全图看图时，图像传感器的尺寸越大、画质越好 —— 因为本质上都是能接收到多少光线。 无论是通过公式推导还是实际拍摄，我们最后可以得到一个结论：相同曝光、相同等效光圈、相同快门，不同画幅相机的噪点水平是基本相当的。这里，等效光圈的计算与前面一节相同，即等效光圈= F值×等效系数。 既然对于景深和曝光的影响都可以被证明，所以我们认为等效光圈是存在的。 —— —— —— 有朋友说没看懂《买齐一套F0.95镜头需要多少钱？》一文中“相同快门速度下，全画幅相机搭配F1.9镜头需要ISO-800感光度，那么M4/3相机搭配F0.95镜头就只需要ISO200感光度”这个例子，这句话想表达的是 ① 全画幅的ISO 800在噪点上与M4/3相机的ISO 200是基本相同的，而这个差距其实就是图像传感器面积的比例。 ② 不要因为小画幅在相同F值下景深大、快门高，就认为小画幅更适合静物、微距等题材。全画幅在相同景深（等效光圈相同）、相同快门时，虽然感光度数值高，但噪点水平是和小画幅基本一样的。 ▲还是Dpreview的样图。考虑到上传后会因为压缩原因降低辨识度，所以这里只是想说确实有人做了实际拍摄的验证。 TIPS：一些注意事项 M4/3画幅的等效系数是2.0x，它的图像传感器尺寸是全画幅的1/4（等效系数是对角线长度的比值，面积是长度的平方）。 在以上讨论中，“镜头”均为理想镜头，即T值等于F值。实际上，所有讨论曝光和信噪比的时候，都应该选取镜头的T值，也就是传递光圈。 在以上讨论中，“图像传感器”均为理想图像传感器，或者说技术水平相当的图像传感器。 在以上讨论中，噪声、信噪比均指“散粒噪声”，暂时忽略了热噪声、读取噪声等其他因素。 以上讨论仅限定拍照，对于视频拍摄的话，还要考虑采样方式等因素。 ★意义是什么？★ 如同一个网友的留言：光圈和焦距是一体两面不可分割的。很高兴，他能有这样的认知；很遗憾，他用这句话是来反驳我的“等效光圈”观点。 既然光圈和焦距是不可分割的，我们为什么总在等效其中一个数值？说到底，因为等效焦距会让你觉得自己赚到了，而如果考虑上等效光圈，就会发现其实什么也没赚到。 因为ET家经常包饺子，所以ET很喜欢用揉面这个事情来举例子：一坨面，你可以把它揉长了，也能把它擀薄了；但如果想让它又长又粗，那就只能吹了。 —— —— —— 最后的最后：ET提倡等效光圈只是想让大家拥有一个比较不同画幅相机系统的尺子，并不是要攻击谁、打压谁。 为什么每次都拿M4/3举例子？咳咳，因为M4/3的等效系数刚好是2.0倍。其他常见画幅不是0.78倍、1.5倍、1.6倍就是2.7倍……计算后的数字一串小数点，费时费力还不直观。 |
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