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关于数码相机光圈与景深问题的思考

0 2005-03-26 09:57:00 蜂鸟网   作者: [原创]
摄影中所谓标准镜头的焦距是以成像面对角线长度为准的,当镜头焦距接近成像面对角线时,成像的放大倍率是 1,也就是胶片上(或CCD上)的成像与人的肉眼(单眼)所看到的景物基本上是一致的。因此对于不同的成像面对角线,与之相适应的标准镜头焦距是不一样的。35毫米相机的成像面对角线的长度是45毫米,也就是说真正的标准镜头焦距应该是45毫米,但一般来说常见的标准镜头焦距却是50毫米,也就是说在胶片上的成像放大倍率并不是1,而是比1稍大一点。

由于数码相机成像材料CCD的尺寸大小不一致,因此不同尺寸CCD的数码相机它们的所谓标准镜头的焦距也是不一样的。因此,只有较正确的换算出不同尺寸CCD成像面对角线尺寸,才能够得出与35毫米相机较为合理的比较数据来。

下面我以索尼F717为例进行分析换算。根据资料,CCD尺寸2/3英寸,镜头的实际焦距是9.7-48.5毫米,最大光圈是F2-F2.4,由此可计算出光圈孔径分别是4.85-20.2毫米,那么它的成像面对角线长度是多少呢?在短焦段9.7毫米焦距,光圈f2,换算成光圈f1时,光圈孔径应该是9.7毫米,由于光圈叶片与成像面之间还有一段距离,因此成像面对角线长度肯定要大于9.7毫米,但具体的尺寸只能推算了。

资料上说这款镜头相当于35毫米相机镜头的38-190毫米,而35毫米相机成像面对角线长度是45毫米,那么在190毫米焦段的放大率是190/45=4.2倍,也就是说最大焦段是标准焦段的4.2倍,由此我们也就可以推算出此相机成像面对角线尺寸是48.5毫米/4.2=11.5毫米,也就是说用此相机在190毫米焦段的成像只能达到35毫米相机同一焦段在胶片上所成像的1/4。

由以上的计算与分析,我大胆的得出一个我的结论(是否正确或科学有待朋友们验证):那就是以不同CCD成像面对角线长度,与35毫米相机成像面对角线长度45毫米做倍率换算,得出的倍数值做为景深计算的依据。由于镜头上光圈数值的变化是依据根号2倍也就是1.414的倍率变化的,因此就可算出应该增加的光圈级数了。仍以索尼F717为例,上边已经算出CCD成像面对角线长度是11.5毫米,那么45/11.5=3.91(倍),再换算成光圈级数3.91/1.414=2.7(级)以上所述有如不正确的地方,请朋友们提出来!

下边表格上列出了现今一些常见CCD尺寸数码相机在景深换算上应该增加的光圈级数(注意:景深的比较必须是在相同焦段,相同距离及相同被摄物前提下才是有意义的)。
常见CCD尺寸与35毫米相机景深互换表:

CCD尺寸 成像面对角线长度(毫米) 光圈改变级数
1/3.2英寸型 6 加5.5
1/2.7英寸型 6.9 加4.5
1/2.5英寸型 7.47 加4.3
1/2.4英寸型 7.94 加4
1/1.8英寸型 9 加3.5
2/3英寸型 11.6 加2.7
17.3x13毫米 21.64 加1.5
23.7x15.6毫米 28.37 加1

相机在拍摄时,会把镜头视场范围内所有的景物忠实的记录在胶片或CCD上。如果一个镜头的视场以及像场所包含的景物范围,与我们单眼所看到的景物范围是一样的,我们就可以说影像放大率是1,由此我们就可以知道,长焦镜头因视场比人眼小,从而使得视场中包含的范围也要比人单眼所看到的小,因此在相同的距离上,像场(胶片或CCD)上的影像就要比标准镜头的大,那么此时的影像放大率是大于1的,相反广角镜的放大率必然小于1。这里所说的放大率与用微距镜拍照时的微距比所表述的重点是不一致的,微距中的比值着重于实物与影像大小的关系,当实物与影像等大时微距比就是1:1。由此我们就很容易理解为什么专用的微距镜为什么没有用广角镜头。

编辑注:目前关于这个表格的正确性和实用性还有待考察,大家可以去论坛参与讨论。

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