APSC畫幅與全畫幅的區(qū)別與選擇

1、APS-C畫幅與全畫幅的區(qū)別與選擇想知道為什么APSC畫幅機(jī)器沒有全畫幅機(jī)器拍人像虛化效果更理想么，讀了本文希望對大家在理論上有所收獲。文章開頭部分為我在網(wǎng)上轉(zhuǎn)載的某達(dá)人的文章，看過之后通過自己的計(jì)算驗(yàn)證了他的說法。在評價(jià)數(shù)碼相機(jī)等小片幅機(jī)器鏡頭的成像，包括視角和景深、焦外成像效果，將其與全幅機(jī)器相比較時(shí)，其等效焦距、等效光圈值都要用原值乘上“等效倍率” 例如，一個(gè)50/f1.4的標(biāo)準(zhǔn)鏡頭安裝在等效倍率為1.6的APS-C機(jī)器上，等效焦距和等效光圈是80/f2.24。這個(gè)等效光圈只影響景深、焦外成像效果，不影響曝光量。 本人是做技術(shù)工作的，對各種技術(shù)原理都比較感興趣，又愛好攝影，所以就認(rèn)真研究

2、了一下相機(jī)的焦距、光圈、景深之類的參數(shù)之間的關(guān)系。或許正是因?yàn)楦慵夹g(shù)的思維習(xí)慣的原因，攝影玩兒了有些年頭了，拍片總是沒大長進(jìn)，總覺得入不得門，但一談起技術(shù)方面好像倒經(jīng)常是一套一套的。好吧，閑話少說，開始正題。 本人過去玩兒135膠片機(jī)。第一臺數(shù)碼相機(jī)是02年買的Canon G3?？粗f明書上：焦距：7.2-28.8mm(等效于135機(jī)35-140mm)；最大光圈F:2.0-3.0。覺得參數(shù)真不錯(cuò)，照人像一定好。只有點(diǎn)兒奇怪：為什么最小光圈只有8，而不是一般135機(jī)的22或更?。磕鼙ＷC照風(fēng)景所需的景深嗎？想想看，片幅變了、焦距變了，景深肯定變。但是會怎么變？跟過去的經(jīng)驗(yàn)有什么關(guān)系？搞不清楚。不管

3、它，先玩兒起來再說。等用G3拍了些片子才發(fā)現(xiàn)，跟最初的猜想正好相反。照人像時(shí)無論光圈開多大，背景總是不夠虛；可拍風(fēng)景，景深真是不錯(cuò)！看看這張阿姆斯特丹中央火車站的照片，用的是f=7.2mm(等效35mm)，F(xiàn)=2.2，從近處的地面一直到最遠(yuǎn)處的頂棚和鐵軌都是那么清楚。阿姆斯特丹中央火車站 Canon Powershot G3 f=7.2mm(等效35mm) F=2.2 看來需要認(rèn)真了解一下是怎么回事兒了。上網(wǎng)上找找文章，看到有一篇說是同一個(gè)鏡頭，裝在全幅機(jī)器上與在APS-C機(jī)器上成像是相同的，APS-C機(jī)器只是截取了其中一部分，因此景深是一樣的。見：下面一段是引自這張?zhí)右模喝?、景深與透視關(guān)

4、系 由于出現(xiàn)了等效倍率的概念，那么這個(gè)等效倍率是否對畫面的景深和透視關(guān)系也有影響呢？ 前面說了：感光器件面積的減小，實(shí)際上相當(dāng)于在全畫幅中切割下中央部分。那么對于畫面而言：只要拍攝機(jī)位不發(fā)生變化，景深和透視關(guān)系沒有發(fā)生變化。比如EF 85/1.8 USM，安裝在EOS 10D上，等效于136/1.8鏡頭。但是在同樣機(jī)位使用 EF 85/1.8 USM + EOS 10D 和 EF 135/2L USM + EOS 1Ds 拍攝，這個(gè)136/1.8的景深和焦外成像依然是85/1.8的景深和焦外成像效果，并不能等同于135/2的景深和焦外成像效果。歸納如下： 等效倍率的出現(xiàn)，除了改變有效視角外，不

5、改變?nèi)齻€(gè)主要參數(shù)：最大光圈、景深、透視關(guān)系。引文完。 這說法好像有點(diǎn)兒似是而非，說是85/1.8不能等效于135/2好理解，但85/1.8裝在APS-C機(jī)器上，輸出成照片時(shí)放大倍數(shù)要更大一些，景深效果真的相同嗎？看來還得從基本的景深公式出發(fā)來思考：景深公式(有許多種表達(dá)方式，但都是等效的)：S=u*f*f/(f*f-F*C*u)R=u*f*f/(f*f+F*C*u)其中：F：光圈；C：可接受的彌散圓直徑；u：準(zhǔn)確對焦的物距；f：鏡頭焦距S：可清晰成像的最遠(yuǎn)距離。大于u。從u到S之間的距離又稱為后景深R：可清晰成像的最近距離，小于u。從R到u之間的距離又稱為前景深R到S之間的距離范圍是總的景深。

6、*：代表乘號。 從幾何光學(xué)的原理看，只有距離為u的物體才能在膠片平面上準(zhǔn)確對焦，在此距離之外的任何一個(gè)“點(diǎn)”在膠片平面上的成像都會擴(kuò)展為一個(gè)小小的圓盤，稱為彌散圓。如果這個(gè)彌散圓太大了，就會模糊成一片而不能清晰成像。這可以用下面的示意圖表示。為了更簡單明了，我們就不講鏡頭的什么前主面、后主面，簡單的當(dāng)做只有一個(gè)主面了。圖中鏡頭與膠片的距離近似為鏡頭焦距f；Pu表示可以準(zhǔn)確對焦的物平面，與鏡頭的距離是u；Pr是可以清晰成像的最近物平面，與鏡頭的距離是R；Ps是可以清晰成像的最遠(yuǎn)物平面，與鏡頭距離是S。從圖上看到，Pu上的一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光通過鏡頭孔徑后正好聚焦在膠片上形成一個(gè)點(diǎn)；Pr上的一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的

7、光通過鏡頭孔徑后的焦點(diǎn)在膠片后面，在膠片上的成像是一個(gè)直徑為C的小圓；Ps上的一個(gè)點(diǎn)發(fā)出的光通過鏡頭孔徑后的焦點(diǎn)在膠片前面，然后又散開為一個(gè)直徑為C的小圓在膠片上成像。 在這里所謂“可清晰成像”的含義就是指處于景深范圍內(nèi)的任一個(gè)點(diǎn)在膠片上成像的彌散圓直徑小于可接受的C。從這個(gè)公式看到影響景深的諸因素有鏡頭焦距、光圈、物體距離和彌散圓直徑，好像跟膠片幅度不相關(guān)。這里邊焦距、光圈、物體距離這三個(gè)影響景深的參數(shù)我們都很熟悉了，但對于可接受的彌散圓直徑C就比較陌生：這個(gè)參數(shù)該取多大？對最后的成像有何影響？也就是說，一個(gè)點(diǎn)彌散到多大可以認(rèn)為是清晰的？ 我們無論用什么片幅的機(jī)器拍攝，最后總是要放大到相紙上

8、觀看(注)。這里我們以8R照片為例。8R照片畫幅高度是203毫米(相當(dāng)于A4紙那么大)，在正常的25厘米左右距離上觀看時(shí)，人眼大約可以分辨0.1毫米的細(xì)節(jié)，就是說達(dá)到全幅高度1000對線的解像度就可以算是“清晰”了。這要求在底片上同樣應(yīng)該達(dá)到1000對線。對于135底片，由于底片幅度是36*24毫米，彌散圓直徑就應(yīng)該小于24/1000 = 0.024毫米；對于APS-C底片，幅度是22.5*15毫米，所以彌散圓直徑應(yīng)該小于15/1000 = 0.015毫米。這兩個(gè)彌散圓直徑之比正好等于兩種片幅高度之比。也就是對于小片幅的底片，其彌散圓直徑應(yīng)縮小到“等效倍率”倍。在這里，我們得出一個(gè)結(jié)論：為了最

9、終的照片“同樣清晰”，可接受的彌散圓直徑與“等效倍率”成反比。我們再回到計(jì)算清晰成像距離S和R的兩個(gè)公式上來：S=u*f*f/(f*f-F*C*u)R=u*f*f/(f*f+F*C*u) 以APS-C機(jī)器對135全幅機(jī)相比較為例，為了在同一機(jī)位拍攝下同樣的視角，APS-C機(jī)器鏡頭焦距f要縮小與片幅高度相同的比例：24/15 = 1.6倍，兩個(gè)公式中分子部分縮小了1.6*1.6 = 2.56倍。為了結(jié)果不變，就要求分母也縮小同樣的倍數(shù)。再來看看分母中相加減的兩項(xiàng)：f*f和F*C*u，其中f*f項(xiàng)也縮小了2.56倍，只要F*C*u也縮小2.56倍就可以保證景深不變。其中u是所要拍攝的物距，是不會變

10、的，C是可接受的彌散圓直徑，縮小了1.6倍。于是，可以設(shè)想，如果光圈F數(shù)值也縮小1.6倍，也就是光圈大1.6倍，則視角和景深都保持不變。具體地說，如果一個(gè)APS-C片幅的機(jī)器想要得到與135機(jī)器裝一個(gè)f=136，F(xiàn)=2.0鏡頭相同的視角和景深效果，需要采用焦距為136/1.6=85；光圈為2/1.6=1.25的鏡頭！另外也可以設(shè)想，一個(gè)焦距f=85毫米，光圈1.8的鏡頭裝在APS-C機(jī)器上，其視角與景深相當(dāng)于焦距為85*1.6=136毫米，光圈為1.8*1.6=2.88的鏡頭安裝在135機(jī)器上拍攝的效果。在這里，我們又得到一個(gè)結(jié)論： 小片幅機(jī)器要想得到與全幅機(jī)器相同的視角和景深，其鏡頭焦距要縮

11、小“等效倍率”倍，其光圈數(shù)值也要減小“等效倍率”倍（光圈需要增加“等效倍率”倍）?；蛘邠Q一個(gè)說法： 在評價(jià)小片幅機(jī)器鏡頭的成像效果時(shí)，其等效焦距與等效光圈值都要用原值乘上等效倍率！ 回到上面的引文，如果改寫成：“EF 85/1.8 USM + EOS 10D的景深與焦外成像效果等同于EF 136/2.88 + EOS 1Ds的景深和焦外成像效果?！本透宄?。 上面討論的是要想在小片幅的機(jī)器上獲得與全幅機(jī)器相同的視角與景深效果，需要用更短焦距、更大光圈的鏡頭。另一個(gè)問題就是同一個(gè)鏡頭，用在小片幅機(jī)器上景深如何變化（當(dāng)然視角會變窄）？還是從那兩個(gè)公式出發(fā)，這時(shí)由于焦距f，物距u，光圈F都不變，只

12、有彌散圓直徑C變小了“等效倍率”倍。對于R，分母變小了，因此R會變大，更接近于u了；對于S，分母變大了，因此S會變小，同樣是更接近u了?？傊蔷吧罘秶冃×?。要想景深不變，唯有把光圈值加大等效倍率倍。于是再有一個(gè)結(jié)論： 同一鏡頭安裝在小片幅機(jī)器上想要獲得與全幅機(jī)器相同的景深，光圈調(diào)整值需要加大“等效倍率”倍（光圈需要減小“等效倍率”倍）?，F(xiàn)在再來看看前面提到的Canon G3相機(jī)的情況。按照說明書，其焦距為7.2-28.8毫米，相當(dāng)于135機(jī)器的35-140毫米，也就是等效倍率約為5。那么該鏡頭的光圈F2.0-3.0相當(dāng)于135機(jī)器F10-15。其最小光圈F8相當(dāng)于135機(jī)器上F40！難怪G3

13、機(jī)器最小光圈只有8！難怪上面那張用F2.2拍的照片景深那么好，因?yàn)檫@時(shí)的景深與焦外成像相當(dāng)于135機(jī)器的35毫米/F11。當(dāng)然，這個(gè)等效光圈只影響景深、焦外成像，不影響曝光。為了防止混淆，廠家的說明書只會提小型數(shù)碼相機(jī)的“等效焦距”，卻從來不會談到“等效光圈”。 總之就是一句話：小片幅機(jī)器需要更大的光圈！這些小型數(shù)碼相機(jī)的“等效光圈”往往實(shí)在是太小了，只能用來拍風(fēng)景，很難拍出背景虛化漂亮的人像！這也是許多DX經(jīng)常提到，全幅機(jī)的焦外成像如何如何漂亮的原因。這是確有其事的！ 需要注意的是，這里提到的等效光圈只是為了保證相同的景深與焦外成像效果，并不影響曝光參數(shù)的確定。曝光參數(shù)還是只需要考慮場景亮度

14、、膠片感光度、光圈、快門速度。與鏡頭焦距、相機(jī)的片幅無關(guān)。根據(jù)上面的分析，我們可以來比較一下全幅機(jī)和小片幅機(jī)器在成像方面的特點(diǎn)。首先是，對于需要深度背景虛化的人像照片，小片幅機(jī)器很難得到與全幅機(jī)相同的結(jié)果。例如，如果想用APSC機(jī)得到85/1.2L頭在全幅機(jī)上相同的透視與焦外效果，需要的等效焦距為85/1.6=53，這倒不難。但看看光圈，需要1.2/1.6=0.75！我們找遍歷來所有廠家出的各種等級的牛頭、狗頭、馬頭之類，總之是找不到F0.75的商業(yè)產(chǎn)品！(不知道特殊專用產(chǎn)品是否有這樣恐怖的東西！)，就算是要一萬多米的50f1.2牛頭，到了APSC上也就相當(dāng)于80f1.9，還不如全幅機(jī)配個(gè)普通

15、的85f1.8呢！進(jìn)50L牛頭多出來的投資不如進(jìn)個(gè)全幅機(jī)身更合算！另一方面，在需要大景深的風(fēng)景片、長焦距的體育、打鳥等應(yīng)用，APSC在許多方面能夠發(fā)揮優(yōu)勢?？梢粤畠r(jià)獲得更長等效焦距(我這樣的最多也就玩兒得起400f5.6了，上在50D上等于有了640f9，還能自動對焦！要是再有IS就好了！)！可以用更大的光圈、等效倍率平方分之一的快門速度得到相同的景深，有利于避免手震，避免高速運(yùn)動物體模糊等問題。當(dāng)然，對于要求高清晰度的優(yōu)質(zhì)照片，小片幅機(jī)器需要顆粒更細(xì)膩的膠片（或是面積更小的CCD感光單元），這意味著膠片速度更慢或CCD需要設(shè)置在更低的ISO速度下以避免噪點(diǎn)太明顯。這樣，快門速度就又要降下來了

16、。不過，在光線條件好時(shí)，這不是大問題，就算是光線差點(diǎn)兒，現(xiàn)在那么多超強(qiáng)的后期降噪軟件也能補(bǔ)償一些畫質(zhì)損失。相信用過全幅機(jī)和C幅機(jī)的朋友應(yīng)當(dāng)有這樣的體驗(yàn)：在用全幅機(jī)拍風(fēng)景時(shí)，光圈總要放到很小，至少11以上，有時(shí)甚至要22。但是，用C幅機(jī)的時(shí)候往往光圈放在8，有時(shí)甚至5.6都夠用了，很少需要11以上。因?yàn)?，對于C幅機(jī)，11光圈的景深相當(dāng)于全幅的17了！上面的分析說明：全幅機(jī)在拍攝深度背景虛化的人像方面有明顯優(yōu)勢。APSC機(jī)器在拍攝需要大景深的風(fēng)景片方面基本能做到與全幅機(jī)一樣好。在拍攝需要長焦距、高速運(yùn)動的體育、打鳥等題材時(shí)至少在器材成本方面有明顯優(yōu)勢。 上面的一堆都是理論分析，實(shí)際結(jié)果如何還真沒機(jī)

17、會試過。按我的計(jì)算，85/1.2頭上在APSC機(jī)器上效果應(yīng)當(dāng)與135/2.0上在全幅機(jī)器上效果基本相同?？上У氖潜救顺薃PSC機(jī)器，另外幾樣都沒有。真希望那位有齊了以上4樣器材的DX幫忙驗(yàn)證一下，看看真的是否是這樣？先在這里感謝了！ 分析中發(fā)現(xiàn)一個(gè)現(xiàn)象也是挺有趣的，順便說說。對于APSC機(jī)器，等效焦距應(yīng)當(dāng)乘等效倍率倍(例如1.6)，同時(shí)光圈也要加大到等效倍率倍(也乘1.6)才能保證獲得相同的景深效果。結(jié)果是鏡頭的通光孔徑不變(通光孔徑=焦距/光圈值)！也就是進(jìn)入機(jī)器的總光通量要求是相同的！而鏡頭的價(jià)錢基本上就要看最前面那片兒玻璃有多大，結(jié)果，APSC鏡頭一點(diǎn)兒也不會因?yàn)榻咕喽塘硕″X！當(dāng)然，

18、如果并不總是要用最大光圈又另當(dāng)別論了。又及： 文中多次提到“彌散圓”這個(gè)名詞，好像很陌生，其實(shí)大多數(shù)人都見過了。我們想想那些背景虛化得很漂亮的照片，遠(yuǎn)處的一些光點(diǎn)會成為一些虛的圓點(diǎn)或圓環(huán)，這就是“彌散圓”啦。只是虛得有點(diǎn)兒大，變成一些很漂亮的圓點(diǎn)點(diǎn)了。至于不同鏡頭虛化的是否漂亮，在相同景深條件下很大程度上取決于光圈是否圓。其實(shí)，這些虛化的圓點(diǎn)兒就是光圈孔在成像面的投影，如果光圈譬如說是6角形的，投出來的影就是6角形的，而折返射頭由于中央有個(gè)反光鏡的遮擋，投出的影就像個(gè)面包圈。 (注)：文章中是以8R相片為例來對于可接受的彌散圓直徑進(jìn)行分析?，F(xiàn)在多數(shù)數(shù)碼照片是在監(jiān)視器上看的，譬如說是分辨率為1280X960的UGA監(jiān)視器。這時(shí)照片的分辨率大于480對線就夠了。對于135底片，彌散圓直徑應(yīng)小于24/480 = 0.05毫米；對于APS-C底片應(yīng)該小于15/480 = 0.03125毫米。當(dāng)然,如果作品還需要放大、剪裁則需要的彌散圓直徑還要減小。如果輸出照片尺寸變了，需要的解像度(線數(shù))也應(yīng)相應(yīng)變化。  通過給出的景深計(jì)算器，我們做兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，第一組為50D上50/1.4鏡頭開全光圈，距離被攝物體5米時(shí)的景深效果，我們看到它與無敵兔同樣機(jī)位的80焦距，2.