ZZ
本帖由IOS客户端发布

北大学子九里桥，
科普一次来造谣。
一心等效瞎胡闹，
诚心找骂真奇妙！
本帖由安卓客户端发布

很多人都知道如果使用很小的光圈画质会由于衍射效应而下降，但知道衍射效应在不同画幅相机上的表现有什么规律估计就说不出来了，不过从光学理论上讲其中的规律是很简单的。

有关衍射的效应国外dpreview网站也在介绍不同画幅镜头等效原理的文章中顺便提到过。附图是最后结论部分的截图，其中红线标出句子的意思是不存在某种画幅比其他画幅在景深上有优势。后面几句话对为什么如此做了解释，但如果不知道相关原理的出处还是不太容易看懂的，以下用有关公式做更详细一些的解释。

没有像差的理想镜头在其成像面上的最小衍射分辨极限距离为：

dy=1.22*波长*焦距/镜头口径

即在成像面上如果两物点直接的距离小于dy则由于衍射效应而无法分辨。同样，由于镜头的成像放大率的一阶近似是和镜头焦距成正比的，所以如果将不同焦距镜头在传感器上的成像放大到相同尺寸，则这个极限距离也应该乘以一个和焦距成反比的放大系数，这意味着在最终显示图像上最小衍射分辨极限距离将只取决于波长与镜头口径。

接着根据公式

镜头口径=焦距/光圈值

可知只要焦距和光圈值比值相同，则其最小衍射分辨极限距离也相同。对于不同画幅具有同一视角的镜头来说，由于小画幅的镜头焦距小，因此镜头口径也小，和镜头口径成反比的最小衍射分辨极限距离就比较大。因此，为简化比较时计算的最简单办法是将焦距和光圈值都替换成等效焦距和等效光圈值，这样如等效焦距和等效光圈值比值相同，则镜头口径相同，最小衍射分辨极限距离也相同。反之，在同样等效焦距时等效光圈值大一些的镜头最小衍射分辨极限距离也大一些。

也就是说，如果已使用了等效焦距的概念，那就不妨也将光圈值也换算成等效光圈值，这样对所有画幅相机来说评估景深、探测噪声和衍射极限的标准都是一样的，就很容进行相互对比。

这个事实更显示了光学规律的奇妙与和谐：由于光传感器画幅不同而产生的景深、探测噪声和衍射极限这几方面特性的变化都可以简单地将镜头等效为焦距和光圈值不同的另一个镜头来同时描述。

现在就可以回到本帖的主题了，由于在等效焦距相同的时候，只要等效光圈值相同，则景深和衍射极限也都相同，和画幅无关。因此，只要达到同一景深，则不同画幅镜头的衍射效应也是相同的，这就是dpreview所说的“不存在某种画幅比其他画幅在景深上有优势”这句话的真正含义。更具体一些说，如果以缩小光圈来增加景深，那么不可避免地衍射效应也要增加，而同时用等效焦距和等效光圈概念就可以很清楚的看到不同画幅的衍射效应是相同的，小画幅相机并不因为通常其景深看起来大一些就可以让衍射效应减弱一些。

底下再说些题外的话。

查了一下国外有关画幅和镜头等效的文章，发现虽然有几个网站真正搞懂了相关概念，但确实也有一些网站，特别是和4/3画幅有关的论坛，和这里一样，自己搞不清楚却一厢情愿地认为等效光圈概念没有任何价值。说起来好笑，因为认为等效焦距概念是赚了长焦就欣然接受了。而因为画幅减小，就有可能以较小的体积和重量做出更大光圈的镜头，也觉得这是一个优点，却不想想用较容易制作的小幅传感器替代大幅传感器肯定是要付出代价的，如没代价那为什么不索性将传感器进一步缩小，就像手机上的那样，岂不能得到更多好处。

各种画幅都有其自身的长处和短处，如果一味盲目地不承认4/3系统的短处，那实际上就是认为这种短处如果真的存在，那么选择4/3画幅就真的是傻冒，这才是真正在黑4/3系统嘛。

dpreview网站的有关等效光圈，不同画幅ISO值和噪声的关系的介绍文章是比较全面和深入的，其中还包含了实拍图像噪声的对比。不过看他们的文章可以知道，他们并没有像我那样直接证明景深的一阶近似只取决于镜头口径，而是通过查景深和镜头参数换算表而发现这个规律的，也就是说可能某一天他们某一个人在查了许多次表之后突然注意到了这个规律，这种靠撞大运来发现科学规律确实需要时间，这就可以解释为什么在本世纪初第一个数码单反出现时就被推导出来的规律他们直到2014年才发表文章进行了介绍，而且也使文章说服力受到削弱。

另外需要说明的是，4/3画幅相机同ISO指数时噪声性能差两档只是理论上的，实际根据光传感器基本噪声系数的差别，差距即有可能比两档多，也有可能比两档小。那么在现实中4/3画幅光传感器基本噪声系数和其他画幅比较究竟如何呢？现在看来最有可能的情况是，由于在等效光圈方面和较大画幅竞争是不实际的，早期4/3光传感器在减小探测噪声方面是下过苦功夫的，好像松下在2011年时传感器的噪声系数和索尼a7r2的比较其实差别就不大。实际由于几十年来光探测技术的发展，光传感器噪声系数的改进余地早就不大了，因此出现这种情况也是很自然的。