單反數(shù)碼相機(jī)攝影無(wú)需忌諱衍射極限光圈

1、單反數(shù)碼相機(jī)攝影不必忌諱衍射極限光圈（原創(chuàng)）作者 翁移山因?yàn)閿?shù)碼相機(jī)有一個(gè)衍射極限光圈，大家在使用時(shí)心里老是惦記著它，從此不敢再用小光圈了。寫這篇文章的目的，是告訴大家，小光圈還是可以放心用的?，F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上對(duì)衍射極限光圈也討論得火熱，主要針對(duì)數(shù)碼相機(jī)大像素與多像素的優(yōu)劣，爭(zhēng)論的文章都是泛泛而談，拍幾張照片放大到100%來(lái)比較（把照片放大到100%來(lái)看恐怕沒(méi)幾個(gè)人，多數(shù)是挑選相機(jī)或鏡頭的人），這種比較因人的個(gè)體差異性和主觀性，也難說(shuō)清那張清晰那張模糊。到目前為止，我還沒(méi)有看見一篇定量分析的文章來(lái)說(shuō)明此問(wèn)題。在此借中關(guān)村在線論壇的平臺(tái)，再對(duì)此問(wèn)題做一個(gè)定量分析。首先還是談景深，景深是怎樣形成的，看下

2、圖：圖1 景深的形成及景深與光圈的關(guān)系物平面上的一個(gè)點(diǎn)，通過(guò)鏡頭對(duì)焦（物平面也叫對(duì)焦平面），在像平面成像一個(gè)點(diǎn)。物平面前移（向鏡頭移動(dòng)），像點(diǎn)就在像平面后了，這時(shí)像平面上形成的是一個(gè)圓；同理，物平面后移（遠(yuǎn)離鏡頭移動(dòng)），像點(diǎn)就在像平面前，像平面上形成的也是一個(gè)圓。這個(gè)圓我們叫彌散圓，如果彌散圓在一定尺寸內(nèi)，我們認(rèn)為是清晰的，那么這個(gè)彌散圓稱為容許彌散圓，其直徑叫容許彌散圓直徑。35mm相機(jī)（全畫幅24mmX36mm）的容許彌散圓規(guī)定是根據(jù)銀鹽相機(jī)時(shí)代，從膠片到照片，最終在照片上體現(xiàn)容許程度。底片放大為5x7英寸的照片，觀察距離為2530cm，人眼的最高分辯率為1，這樣再倒推回去，容許彌散圓直徑

3、大約是底片（全畫幅24mmX36mm）對(duì)角線長(zhǎng)度的1/10001/1500左右，我們?nèi)≈虚g值1/1250計(jì)算：=（24²+36²）½ ÷1250=0.035mm佳能6D一個(gè)像素的長(zhǎng)或?qū)捠?.54m=0.00654mm，那么一個(gè)容許彌散圓的直徑占據(jù)幾個(gè)像素呢？0.035mm÷0.00654mm=5.35個(gè)（像素） 圖2 一個(gè)容許彌散圓面積占據(jù)約25個(gè)像素直徑占5個(gè)像素，一個(gè)容許彌散圓面積占據(jù)約25個(gè)像素（圖2）。話句話說(shuō)，小于25個(gè)像素的圓，我們都是能夠容許的，我們還是認(rèn)為是一個(gè)點(diǎn)。佳能6D是2020萬(wàn)像素，除以25 等于80.8萬(wàn)，人眼大約10

4、0萬(wàn)像素的又一算法（扯遠(yuǎn)了，原諒）。那么，衍射極限光圈下的愛(ài)里斑是多大呢？衍射極限光圈DLA=p/(1.22)是根據(jù)像素尺寸p推出的，所以一個(gè)愛(ài)里斑的大小就是一個(gè)像素的尺寸大小。根據(jù)瑞利判據(jù)，兩個(gè)愛(ài)里斑中心的距離等于愛(ài)里斑半徑的時(shí)候，剛好可以分辨。 圖3 兩個(gè)愛(ài)里斑可以分辨的瑞利判據(jù) 圖4 衍射極限光圈下的兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑占據(jù)2個(gè)像素就是說(shuō)兩個(gè)愛(ài)里斑的橫向大小為3倍半徑（即3r）(如圖3），大約占據(jù)1.5個(gè)像素（橫向）；縱向上還是一個(gè)愛(ài)里斑的大小。這樣估計(jì)衍射極限光圈下的兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑占據(jù)2個(gè)像素（圖4）。當(dāng)然，如果光圈比衍射極限光圈大，愛(ài)里斑就比像素還小，那么成像就很清晰。結(jié)論已經(jīng)

5、出來(lái)了，一個(gè)容許彌散圓面積占據(jù)約25個(gè)像素，衍射極限光圈下的兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑占據(jù)2個(gè)像素。當(dāng)然隨著光圈的縮小，愛(ài)里斑還會(huì)增大。具體計(jì)算一下：佳能6D 衍射極限光圈DLA=f/10.5，愛(ài)里斑直徑 d=p=DLA×1.22=10.5×1.22×5105×104=6.54m如圖4，愛(ài)里斑大小等于像素大小。如果光圈取為A=f/16，一個(gè)愛(ài)里斑的直徑 D=16×1.22×5105×104=9.95m圖5 佳能6D 光圈f/16時(shí)的兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑橫向尺寸 9.95÷2×3=14.9m，

6、縱向上已經(jīng)1個(gè)多像素，橫向上2個(gè)多像素，要用去約6個(gè)像素。當(dāng)光圈為f/16時(shí)，衍射所造成的影響遠(yuǎn)小于眼睛的分辨率，所以可以大膽使用這級(jí)光圈。如果光圈取為A=f/22，一個(gè)愛(ài)里斑的直徑 D=22×1.22×5105×104=13.7m圖5 佳能6D 光圈f/22時(shí)的兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑占據(jù)約12個(gè)像素兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑 13.7÷2×3=20.55m，縱向上已經(jīng)2個(gè)多像素，橫向上3個(gè)多像素，要用去約12個(gè)像素。這也小于容許彌散圓占據(jù)的像素。光圈收縮到22，也不足以影響到我們的視覺(jué)分辨，大多數(shù)鏡頭都能達(dá)到22的光圈值，所以也是可以大膽使用的。當(dāng)光

7、圈為收縮到什么程度，愛(ài)里斑才會(huì)真的影響視覺(jué)呢？我們假設(shè)兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑尺寸與容許彌散圓尺寸相當(dāng)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)模糊。D×32=5pD=5p×23=5×6.54×23=21.8mA=D/1.22=35D愛(ài)里斑直徑，p像素尺寸，光波波長(zhǎng)，A光圈值。當(dāng)光圈收縮到f/35時(shí)，衍射就會(huì)使圖像模糊了。圖6 佳能6D 光圈f/35時(shí)的兩個(gè)剛好分辨的愛(ài)里斑我們?cè)倏葱」馊Λ@得的景深，以F=70mm焦距的鏡頭，對(duì)焦平面在10m處為例： 鏡頭焦距 光圈 近交點(diǎn) 焦點(diǎn) 遠(yuǎn)焦點(diǎn) 景深70mm f/10 6.2m 10m 25.8m 19.62m70mm f/16 5.0m 10m 366.7m 361.7m70mm f/22 4.2m 10m 無(wú)限遠(yuǎn) 無(wú)限從上表可以看出光圈總是用在f