关于等效光圈到底是谁定义等问题的综合讨论
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[1 楼] 科普一次
[泡菜]
17-12-20 11:09
这里很多人都觉得等效光圈概念是专门发明出来诋毁小画幅相机的（很明显奸商毕竟是少数，所以这里的粉丝传统确实让人感到好笑。很多都是岁数相当大的人了，却比那些愚昧、幼稚、还狂热的小孩子更极端，所有事情在他们看来都和门派观念有关），因此有些人随口就说说光圈是物理定义而等效光圈不是，因此当然没必要使用（其实这个理由本身就完全不符合逻辑，什么才能称得上是物理定义？f=ma，f和m是物理定义，a就不是？初中物理都学懂了吗？）。
事实是没有任何人会去争等效光圈的发明权，这只是由光学透镜基本理论极其自然导出的一个系数（这里人花了很多精力来进行各种丑恶和好笑的表演，却看不出谁是在真正讨论问题，所以我主帖里有关等效光圈定义的说明根本没人看，这真是这个论坛的悲哀）。光圈值的定义很多人都应该知道 光圈值=焦距/镜头口径 这里焦距概念很多人都清楚，但镜头口径应该只知道个大概。对知道初中物理的人来说，镜头口径就是透镜的直径，但现在相机镜头都是多透镜系统，镜头口径的定义就稍微地复杂一些了。光学上定义镜头口径是透镜系统口径光澜的直径，口径光澜位于镜头上实际光圈片所在的位置，其光圈孔直径就是镜头口径。 因此相比于光圈值，镜头口径的概念不光看起来更物理一些，而且事实上也和很多重要的透镜特性有更直接的关系，其中就包括景深、入射总光功率和衍射极限等等。在在主帖里我用极其简单的方法就证明了：只要在同一位置进行拍摄并将最终图像中的物体放大到同样大小，则其弥散斑的大约大小（一阶近似）将只和所用镜头的口径成正比，至于接收总光功率和镜头口径的平方成正比凭简单的直观想象也应该知道是对的吧？所以其实根本用不着什么等效焦距概念和等效光圈概念，对任何镜头用焦距除以光圈值就可以得出镜头口径，口径大的镜头体积也大，这也就是为什么DG200/2.8和佳能400/2.8体积相差那么多的直接原因，也是索尼100-400/4.5-5.6和DG200/2.8体积相差不大的主要因素。因此真正说起来在数码相机多画幅并存的时代里最重要的镜头参数当仁不让地就应该是镜头口径，不管画幅如何变化，只要知道了这单个参数，就知道了这个镜头最重要的特性。 这个最物理、最重要的参数并没有被采用为数码相机镜头的通用参数，不过这也是很自然的。和相机设置关系最密切的是焦距和曝光量，所以排除了画幅因素的等效焦距才被广泛地应用，而 镜头口径=焦距/光圈值=（焦距*焦距换算系数）/（光圈值*焦距换算系数）=等效焦距/等效光圈值 所以在等效焦距概念被广泛应用的前提下，为了能评估镜头口径这个最重要的物理参数，使用等效光圈值（怎么命名其实无所谓）其实是最简单的，在等效焦距一样的前提下，等效光圈值大则镜头口径小，反之亦然。 虽然有人说起过手机镜头的等效光圈，但很明显没人认真算过。iPhone 4s和5s像素都是8M，等效光圈值分别是19.5和16.1，6s plus像素12M，等效光圈值15.4，所以4s的衍射效应影响应当是相对严重一些，5s和6s plus就会好一些，但显然厂家是考虑到这些的。说到底，厂家比用户当然要懂的多得多，特别是对苹果这样的大厂来说。 当然，指望厂商都统一地标注镜头的等效光圈是不实际的，一是当然会引起一定的混乱，第二个原因这里就不细说了，就像有些国产混动车的耗油量定义是100公里电开90公里，油开10公里，用掉多少油就是百公里几升，如果你信了你就输了。 有关传感器画幅很多人都说底大一级压死人，但真正知道原理的人这里应该是几乎没有，有些想当然的理由仔细推敲都是站不住脚的。比如说底大了分辨率就可以做得高，但现在手机分辨率也不低又作何解释呢？按照现在传感器噪声水平和集成密度，如果不是衍射效应限制，再提高分辨率也完全有可能。另一种说法是底大了探测到的光功率就多，但我前面已经指出，接收总光功率和镜头口径的平方成正比，因此只要小画幅相机镜头口径和大画幅一样，其接收总光功率也并不低。 相同视角的小画幅相机镜头焦距也短，如果从单透镜概念将，焦距短则镜头也短，因此如直径相同，则小画幅镜头的体积肯定会小一些，从这个角度说，小画幅确实有可能会起码在体积上占有优势。 真正的原理比想当然要复杂得多。现代透镜设计本身是一个很复杂的课题，多透镜结构，各种各样的材料和透镜类型，各种各样的补偿。一个简单的规律是往往透镜的焦距越短就越难做，因此小画幅镜头不光在体积上没什么优势，正相反的是这么多年镜头发展史早已证明，使用现在的光学材料和透镜制作技术，如镜头口径一样，则小画幅相机的镜头体积和重量都要大于全幅镜头，并且很多稍微专业一些的全幅镜头的口径，对小画幅相机来说即使不考虑成本都是很难想象的。这才是底大一级压死人具有一定合理性的真正原因，而这个原因本身就是很复杂的，不光一眼看不出来，也不是放之四海而皆准的。 最明显的就是有关中画幅相机，很难说常用口径的镜头会比全幅镜头好做、便携性好、或成本低。中画幅相机当然会有其擅长的地方，但底大一级压死人的说法很可能就不会成立。 索尼的微单采用了短法兰距，按理说起码在中短焦距有可能设计出更便携、成本更低的镜头，但事实是其绝大多数全幅镜头都还是采用了传统全幅镜头结构，并没能很好地利用短法兰距的特点，在便携性上进步很少，成本更是不用说了。这也显示了相比于半导体技术，现代光学透镜制作技术的发展是很缓慢的。 也正是出于同样的原因，指望4/3系统在顶级性能上同全幅系统竞争也是不实际的，那得说不定哪天透镜制作技术取得突破性进展后才有可能。不过如对性能稍微降低些要求，则底大也不见得就完全占优势，起码在成本上就不是。当然随着全幅传感器价格的迅速降低和处理器技术的高速发展，全幅的相机优势也不可避免地越来越大，这也是很明显的事实。 最后再加一句，有些人肯定又要说，既然这个论坛这么差劲，你为什么还要在这里发帖呢？其原因和相机其实有些类似，各有各的使用价值，只成为什么什么的粉丝这种事我是绝不会做的。 |
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[36 楼] 弄着玩儿+
[禁言中]
17-12-23 14:50
九里桥 发表于 2017-12-21 19:00 就下面你用全幅D810 + 105专业微距头拍的那几张垃圾废片！ 你这个玩了3年器材的瘟猪子成天也好意思舔个大B脸往外发？！  ... 点击小图便可看大图:       |
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[35 楼] 半支莲
[资深泡菜]
17-12-21 21:05
LZ是不是专业和严谨先放一边，他或者某人能解释一下他的公式怎么得来的吗？这是首贴LZ的公式
镜头口径=焦距/光圈值=（焦距*焦距换算系数）/（光圈值*焦距换算系数）=等效焦距/等效光圈值 按他写的 等效光圈（焦距）=光圈值（焦距）*换算系数。那分子分母都乘了换算系数（标记蓝色），是不是可以约分掉呢？ 那么他推导出的等效光圈（焦距）不就还是原来的光圈值和焦距吗？就是等效不等效都一样？ 这是不是他的错误呢？ |
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[34 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-21 19:00
windmind2006 发表于 2017-12-21 17:24 看来这是阁下的专业领域了。敢问以您专业的眼光，楼主“不专业”的背后，哪些是内容的“错误”，哪些是叙述的“不严谨”，哪些只是表达方式的“不习惯”呢？  当然，“错误”的东西必须指出、“不严谨”的地方理应纠正。至于各种“不习惯”嘛，在这样的业余论坛，个人的建议是努力“容忍”和主动去“习惯”它。   本帖最后由 九里桥 于 2017-12-21 19:05 编辑 |
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[33 楼] 半支莲
[资深泡菜]
17-12-21 18:58
等效了半天到底要说什么？不如直接点。
尤其是想做拯救天使的。 本帖由安卓客户端发布 |
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[32 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-21 18:38
半支莲 发表于 2017-12-21 17:30 |
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[31 楼] 半支莲
[资深泡菜]
17-12-21 17:30
windmind2006 发表于 2017-12-21 09:24 树欲静而风不止。 本帖由安卓客户端编辑于：2017-12-21 17:32:11 |
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[30 楼] windmind2006
[资深泡菜]
17-12-21 17:24
那不叫镜头直径，叫通光孔径。光圈值反应的是的照度。光圈值相同，感光器照度一样。
楼主有没有学过正规的光学知识？满篇自我杜撰、似是而非的概念，还自我感觉良好。  本帖最后由 windmind2006 于 2017-12-21 17:27 编辑 |
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[29 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-21 14:02
光学老刘 发表于 2017-12-21 13:24 譬如光圈，原本就不是一个简单的光学或物理学概念，相关的物理学概念叫“孔径”。光圈原本就是一个摄影业界约定俗成的一个“相对孔径”或“等效孔径”概念。至于光圈概念的意义，重要的是曝光，还是虚化，这就是个看法问题，或者说是个看问题的方法问题。个人观点，光圈这个概念的生命力，来自二者的统一。等效光圈恰恰割裂了二者，所以个人认为没有多少生命力。（当然，这多少也削弱了光圈本身的意义，以至于带来了很多对于光圈概念本身的质疑，关于“等效光圈”的概念的种种争论就是在这种背景下产生的）。 另外，虚化和传感器的关系，个人认为不能说多直接，但也不能说一点没有。总之，这是个最终输出图片，并让观看者站在离画面的距离恰等于画面对角线长度的位置观看时，大家对于画面虚实与否的一种“一致看法”。 |
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[28 楼] 光学老刘
[禁言中]
17-12-21 13:24
九里桥 发表于 2017-12-21 12:22 实际上最近对焦距离对虚化影响也很重要。 再回到这个问题，光圈实际上是曝光参数，跟虚化扯上关系就很让人扯到曝光值上，因此用等效光圈来量化虚化时就很容易给一些人带来了各种困惑。 常见的等效，总结一下就是：等效焦距就是等效的视角，等效光圈就是等效的虚化，大家要表达的就是这么个意思，其它扯再多也没用。 本帖最后由 光学老刘 于 2017-12-21 13:25 编辑 |
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[27 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-21 12:22
光学老刘 发表于 2017-12-21 11:50 当然，如果是作为所谓“科学概念”，叫什么无所谓，大家认同就行。 |
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[26 楼] 柯柯小生
[泡菜]
17-12-21 12:15
恶不恶心？整天扯屁，没没见拍一张照片
本帖最后由 柯柯小生 于 2017-12-21 12:23 编辑 |
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[25 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-21 12:13
科普一次 发表于 2017-12-21 07:57 事实上，弥散圆直径的临界值是先于景深的概念而存在的“业界公认值”，只与传感器大小有关，而和其他任何因素都无关的。至于同视角（等效焦距）、同拍摄距离、同孔径（等效光圈）下才一致的，是景深本身。 诚然，弥散圆直径的临界值的来历，和画面显示的大小、站在多远去观看有关。但是业界早已人为地规定好了，观看距离和整个画面显示的对角线长度相等。这样回到相机传感器（拍摄像场）上，就是一个固定值。具体到数码时代的所谓全画幅相机，就是 0.03mm。 |
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[24 楼] 光学老刘
[禁言中]
17-12-21 11:50
玩的差 发表于 2017-12-20 15:18 这些人等效这等效那，其实就是等效虚化，而那些公式推了一大堆，实际上这个等效光圈就是镜头的最大孔径而已。 |
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[23 楼] 科普一次
[泡菜]
17-12-21 07:57
九里桥 发表于 2017-12-20 21:12 要点是纠结景深到底是多少没有意义，只需要知道的是什么光圈时弥散斑的直径一样。在同一地点，用同样等效焦距，拍摄同样画面，用同样的尺寸显示，等效光圈一样（因此镜头口径也一样），则弥散斑直径也一样，这是景深等效概念成立的基础，景深数值怎么定义和这没有关系。 |
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[22 楼] 科普一次
[泡菜]
17-12-21 07:47
stormrage 发表于 2017-12-20 14:26 只能这么说吧，同样等效焦距（因此小画幅镜头焦距短），同样镜头口径，在目前的工艺下，大画幅镜头比小画幅镜头好做。但程度和等效焦距有关，焦距长了差别就不大了，所以目前4/3镜头在长焦段还是可以和全幅竞争的。 |
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[21 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-20 21:26
玩的差 发表于 2017-12-20 19:53 |
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[20 楼] 九里桥
[禁言中]
17-12-20 21:12
科普一次 发表于 2017-12-20 16:33 关于弥散圆直径临界值问题，个人的观点请看这里了：/thread-1537597-1-1-2.html 简而言之吧，这是个业界公认的经验值。 胶片时代，135 相机弥散圆直径临界值被公认为 0.035mm，数码时代 135 全幅一般被认为是 0.03mm；如此说来，M43 相机的弥散圆直径临界值应该是 0.015mm。 |
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[19 楼] 玩的差
[禁言中]
17-12-20 19:53
科普一次 发表于 2017-12-20 16:33 弥散斑小过像素，就分辨不出。 |
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[18 楼] 笨笨小兔子
[老坛泡菜]
17-12-20 17:08
科普一次 发表于 2017-12-20 16:33 好的， 有点事离开一下 |
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[17 楼] 科普一次
[泡菜]
17-12-20 16:33
笨笨小兔子 发表于 2017-12-20 16:02 镜头景深的具体数值是很难定义的，弥散斑多大就算不在景深之内了？谁说了算？不过，在拍摄距离一样的前提下，弥散斑的大小是可以大致推算出来的。我的主帖里有这种前提下弥散斑一阶近似只和镜头口径直接相关的证明，所以这两个镜头对同一焦外点形成的弥散斑直径由于镜头口径相差一倍而也相差一倍，所以虽然景深到底是多少不好说，但哪个镜头景深浅是可以较精确确定的。 另外，镜头视角其实无所谓，只要拍摄距离一样，最后拍摄物体以同样尺寸显示，用什么焦距的镜头拍摄结果都一样，弥散斑尺寸只和焦外点的位置还有透镜口径有关。 |
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[16 楼] 笨笨小兔子
[老坛泡菜]
17-12-20 16:02
所以先确定拍摄距离一样，再确认视角一样。
全幅+全幅400/2.8的2.8光圈所导致的前后景深？ m43+松下200/2.8的2.8光圈所导致的前后景深？ 两者总景深实际测试值相差多少？ 本帖最后由 笨笨小兔子 于 2017-12-20 16:03 编辑 |
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[15 楼] 笨笨小兔子
[老坛泡菜]
17-12-20 15:30
半支莲 发表于 2017-12-20 15:04 等效焦距仅仅是一个称呼，严格意义讲是不规范的。 佳能全幅200mm f2.8镜头的视角是12度， 它是12度视角，中间无任挖出多少？其12度的透视是不会改变，除非你我改变拍摄距离。 所以佳能200/2.8+松下G9就是12度的透视，看近看远是像素密度高中低导致。 但是松下的200mm/2.8原本就是6度10分的视角，+松下G9就是6度10分视角（所引起的透视） |
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[14 楼] 玩的差
[禁言中]
17-12-20 15:18
光学老刘 发表于 2017-12-20 14:36 等效全幅啊 本帖由IOS客户端发布 |
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[13 楼] 半支莲
[资深泡菜]
17-12-20 15:04
请楼主看一下我的推导公式哪有错！如果没有错，就请说明你的公式是怎么回事儿？
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[12 楼] 光学老刘
[禁言中]
17-12-20 14:36
玩的差 发表于 2017-12-20 14:05 说白了还是景深 再说白了，所谓的等效光圈实际上就是镜头的物理孔径而已 所以别扯什么等效光圈了，扯来扯去就是衡量虚化的一个指标而已，而这个数就是孔径。 |
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[11 楼] stormrage
[泡菜]
17-12-20 14:26
LZ应该再解释下 镜头口径 和 画幅 之间的大致关系。
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[10 楼] 玩的差
[禁言中]
17-12-20 14:05
等效光圈是存在的。手机f1.8-2.2的光圈，景深远远大于相机。简单来说，就是等效光圈，实际上光圈乘以7.25（视手机相机芯片大小）后才等效于全幅光圈。所以手机光圈等效于大概f16，手机大景深也就不难理解了。这样的算法适用于3/4等系统，不适于遮幅。
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[9 楼] 半支莲
[资深泡菜]
17-12-20 13:51
数学规律，尤其是基本运算原理应该是不随画幅改变的。
假设有三个参数 D，A ,B，令 D=A/B. 现在，在分子分母同时带入一个系数Z. 则 D= (A*Z)/(B*Z)。运算的时候是可以约分的，分子分母同时除以Z把它约掉，得到的还是D，不会变成其它的数值。 我想这没有异议吧。 那么，根据LZ的公式 如果D=镜头口径 ，A=焦距， B=光圈值 ，Z=焦距换算系数 镜头口径=焦距/光圈值，分子分母同时乘以 Z（焦距换算系数），A*Z=等效焦距 B*Z=等效光圈，D=(A*Z)/(B*Z) 分子分母同乘以了一个Z，然后再约分，就应该还等于D ---镜头口径 可为什么就等于等效口径了呢？除非等效口径就是镜头口径，是一回事。那还等效个什么呢？ 我的推导有问题吗？ 本帖最后由 半支莲 于 2017-12-20 13:54 编辑 |
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[8 楼] emperorcat
[泡菜]
17-12-20 13:35
楼上某些人，真是拉低了M4/3版友的平均素质啊。不慎点进去看了个人文集，更是不堪入目。
对了，请勿自行对号入座。 |