色影无忌

极具迷惑性的问题----所谓等效光圈的本质
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[1 楼] ASSA20002 [泡菜]
20-3-6 09:23
最近论坛关于这个问题再次大量涌现，我们先以这个理据比较清晰帖子作为论证：

原贴：/thread-1877107-1-1-2.html

等效光圈到底存不存在？

首先，我们找来两台相机和镜头。
1全幅相机。拍摄参数，焦距50mm，快门60/1，ISO800，F/8。
2M43相机。拍摄参数，焦距25mm，快门60/1，ISO800，F/8。
同样机位，拍摄一张照片。此时得到的照片，画面亮度相似，曝光几乎相同。
但是全幅相机因为众所周知的原因，得到的照片噪点更少，画质更高。
以上应该没什么异议吧？

此时，如果m43相机，因为底小，又想要得到和全幅相机同样的成像质量，最简单粗暴的方法，就是得到和全幅相当的光线。
这好办，提高两个整档光圈，F/8-5.6-4，得到了4倍的光线数量。
这样进光量是足够了，但是画面过曝了。
这也好办，减两档ISO。ISO800-400-200。
按下快门，得到了一张和全幅成像质量相当的照片。
然后再来看参数。

1全幅相机。拍摄参数，焦距50mm，快门60/1，ISO800，F/8。
2M43相机。拍摄参数，焦距25mm，快门60/1，ISO200，F/4。
此时，两者成像质量相当。

以上不考虑镜头质量，CMOS规格。

那么等效光圈到底存在吗？

这个结论似乎可以说：不考虑镜头质量，CMOS规格的前提下，全幅在焦距两倍，ISO增加2档的情况下，全幅使用光圈F8与M43使用光圈F4，在景深效果、相片质量上是等效的，即：等效光圈是存在的。

问题在于表述，那么我们把结果和条件换一下位置：
1、全幅相机。拍摄参数，条件：快门60/1，ISO800，F/8，结果：焦距50mm。
2、M43相机。拍摄参数，条件：快门60/1，ISO200，F/4，结果：焦距25mm。
同样可以得出，全幅在焦距50mm与M43在焦距25mm，其视角和相片质量一致。即，等效焦距也是存在的。

好，我们再次更换条件和结果的位置：
1、全幅相机。拍摄参数，条件：焦距50mm，快门60/1，F/8，结果：ISO800。
2、M43相机。拍摄参数，条件：焦距25mm，快门60/1，F/4，结果：ISO200。
其全幅在ISO800与M43在ISO200，其噪点和相片质量一致，同样我们也可以得出结论，即等效ISO也是存在的。

说到这里，大家估计都看出来了，我们在做盲人摸象的事，那么真相是什么？

拨开迷雾看真相，透过表象看本质。

我们重新建立讨论模型。
与原来的模型其实一样，只不过标准参照物由全幅改为M43。

1、M43相机。拍摄参数：焦距25mm，快门60/1，ISO200，F/4。
拍下照片，得到一张正确曝光的照片。
2、全幅相机。拍摄参数：焦距50mm，快门60/1，ISO200，F/8。
拍下照片，这时我们发现，两者景深效果一致，但全幅相片明显曝光不足。

好，问题来了：
一、为什么焦距上全幅要远一倍？
因为要让通过镜头的光环恰好完全覆盖全幅的cmos。这个过程无意之中我们也得到了与M43同样的景深效果。

二、为什么M43光圈用F4，全幅光圈要F8？
因为这时两者镜头物理通光孔径一致。

三、为什么全幅相片明显曝光不足？
因为此时镜头通光量两者是一样的，同样的镜头物理孔径加上相同的通光时间（曝光时间）。这时的通光量完全覆盖M43的小底上，照度刚刚好，我们按下快门能得到一张正确曝光的相片。但是，这个通光量要分布到大4倍的全幅CMOS上，光线就不足了。

四、如何能让全幅能在这个通光量上拍出正确曝光的相片？
把ISO提高两档，即ISO800，就可以了。

这时我们回头看看两台相机的参数：
1、全幅相机。拍摄参数：焦距50mm，快门60/1，ISO800，F/8。
2、M43相机。拍摄参数：焦距25mm，快门60/1，ISO200，F/4。
参数看上去和原贴一样对吧？

说结论：等效光圈，等效焦距，等效ISO，都是表像。背后的实质是，等效的是镜头通光量。哦对，通光量不能说等效的，应该直接说相等的通光量。
好，结论说完了，只是太理论，没有实验证明也没有公式推导。作为一个文科生，全部靠逻辑推理，我也只能到这了。剩下的对错验证，不要来问我，我也不会。


本帖最后由 ASSA20002 于 2020-3-6 09:30 编辑
以下内容由 ASSA20002 于 2020-3-6 09:56 补充
物理孔径一样，得到相同景深效果也是顺理成章的事
[13 楼] moghost [泡菜]
20-3-6 12:35
树下的石头 发表于 2020-3-6 12:19
云漫在他的书中很详细地介绍了景深合成手段，原因是拍风景时经常“景深不够用”。

景深合成是因为对画质有要求
由于像素密度导致光学衍射的问题，极小光圈下画质会剧烈的劣化，所以很多人因为画质问题根本就不会去用最小光圈。尤其是对解析力有高要求的风光摄影。
而景深合成能够在保证画质的前提下得到大景深。
但在光学衍射问题上，全画幅比起M43从等效光圈上来说是一致的，因为全画幅像素密度低，极限衍射的光圈要比M43更小，M43在这方面毫无优势可言。
所以如果全幅在特定情况下景深不够的话，换成M43一样景深不够。
[12 楼] 树下的石头 [泡菜]
20-3-6 12:19
moghost 发表于 2020-3-6 12:16
牛逼，我现在才知道原来全幅拍风景还有景深不够用的时候。
另外你可以看一下全幅的微距镜头最小光圈，比如佳能百微是f32，尼康百微最小光圈也是f32。
你能考虑的事情，全幅厂商早就安排的明明白白了。
现实情况就是，M43能干的活全幅都能干而且干的更好，而全幅能干的活m43却不一定能接的了。

云漫在他的书中很详细地介绍了景深合成手段，原因是拍风景时经常“景深不够用”。
[11 楼] 树下的石头 [泡菜]
20-3-6 12:17
影林大道 发表于 2020-3-6 10:11
写的不错。不管过程只看疗效也是一种好方法，比不懂装懂硬要分析原理的强。
其实所谓等效，从结果来看无非是我要拍出这样效果的照片，反推回去需要用到怎样的器材？
全幅和M43各有各的用途，何必非要互斗。好比楼主的事例，F8和F4光圈是可以做到，但如果
全幅来个F1.2甚至F0.95光圈，要得到效果完全一样的照片（景深、视角、纯净度）M43等效一个来看看，有吗？
又反过来说，如果我要得到大景深全画面都清晰的照片（例如微距，风景），我M43开到F16，全幅来一个看，F32？
所谓的全幅等效光圈优越感，无非是站在浅景深大虚化的角度产生的，如果我需要的不是虚化，何来优越。
当然全幅的画质更细腻更强高感更好，这是天生的优势。
各取所需各安天命，有啥好说的。

赞同。

我一直不明白为什么总有人到M4/3试图用“等效光圈”概概念来打印M4/3用户，也不明白为什么M4/3用户一提“等效光圈”就跳脚。其实“等效光圈”这个概念本身就属于中立立场的，无非就是说在指定视角和景深的情况下，M4/3用大光圈低ISO，全幅用小光圈高ISO，然后效果差不多，仅此而已。
[10 楼] moghost [泡菜]
20-3-6 12:16
影林大道 发表于 2020-3-6 10:11
写的不错。不管过程只看疗效也是一种好方法，比不懂装懂硬要分析原理的强。
其实所谓等效，从结果来看无非是我要拍出这样效果的照片，反推回去需要用到怎样的器材？
全幅和M43各有各的用途，何必非要互斗。好比楼主的事例，F8和F4光圈是可以做到，但如果
全幅来个F1.2甚至F0.95光圈，要得到效果完全一样的照片（景深、视角、纯净度）M43等效一个来看看，有吗？
又反过来说，如果我要得到大景深全画面都清晰的照片（例如微距，风景），我M43开到F16，全幅来一个看，F32？
所谓的全幅等效光圈优越感，无非是站在浅景深大虚化的角度产生的，如果我需要的不是虚化，何来优越。
当然全幅的画质更细腻更强高感更好，这是天生的优势。
各取所需各安天命，有啥好说的。

牛逼，我现在才知道原来全幅拍风景还有景深不够用的时候。
另外你可以看一下全幅的微距镜头最小光圈，比如佳能百微是f32，尼康百微最小光圈也是f32。
你能考虑的事情，全幅厂商早就安排的明明白白了。
现实情况就是，M43能干的活全幅都能干而且干的更好，而全幅能干的活m43却不一定能接的了。
[9 楼] thalassaz_1 [泡菜]
20-3-6 12:06
楼主写得很不错，逻辑清晰。但愚笨的人看不懂。
很多人都说全幅的高感好，其实不对！全幅只不过iso1000以下比较好而已。
而且全幅的中感光度如果都做不好，那么这个相机就算是废了。
因为很多时候全幅景深太浅，必须收光圈！
[8 楼] 阿鸡架 [泡菜]
20-3-6 11:36
jedking 发表于 2020-3-6 11:25
无非是各取所取够用就好，也不知道到处吵架有啥意义。

家里有大小好几辆车，或全年单枪匹马自驾探险的，会去跟别人吵jimmy卖到二三十万不如买帕萨特么。
北欧是奥巴死忠最多的地方。天天出门野比在家盘顶级照材贵多了。
关于所谓等效光圈的吵架核心是等效购买力，穷则迷 本帖最后由 阿鸡架 于 2020-3-6 11:40 编辑
[7 楼] jedking [泡菜]
20-3-6 11:25
影林大道 发表于 2020-3-6 10:11
写的不错。不管过程只看疗效也是一种好方法，比不懂装懂硬要分析原理的强。
其实所谓等效，从结果来看无非是我要拍出这样效果的照片，反推回去需要用到怎样的器材？
全幅和M43各有各的用途，何必非要互斗。好比楼主的事例，F8和F4光圈是可以做到，但如果
全幅来个F1.2甚至F0.95光圈，要得到效果完全一样的照片（景深、视角、纯净度）M43等效一个来看看，有吗？
又反过来说，如果我要得到大景深全画面都清晰的照片（例如微距，风景），我M43开到F16，全幅来一个看，F32？
所谓的全幅等效光圈优越感，无非是站在浅景深大虚化的角度产生的，如果我需要的不是虚化，何来优越。
当然全幅的画质更细腻更强高感更好，这是天生的优势。
各取所需各安天命，有啥好说的。

无非是各取所取够用就好，也不知道到处吵架有啥意义。
[6 楼] 九逸飞扬 [资深泡菜]
20-3-6 11:10
光圈是一个焦距口径的比值，是个比例数，没有等效一说吧?
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[5 楼] 九逸飞扬 [资深泡菜]
20-3-6 11:09
只有等效焦距，哪有等效光圈啊。
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[4 楼] 小蚂蚁大力士 [泡菜]
20-3-6 11:00
纠结了多少年的问题，懂得自然懂，不懂的依然在纠结。
[3 楼] 影林大道 [泡菜]
20-3-6 10:11
写的不错。不管过程只看疗效也是一种好方法，比不懂装懂硬要分析原理的强。
其实所谓等效，从结果来看无非是我要拍出这样效果的照片，反推回去需要用到怎样的器材？
全幅和M43各有各的用途，何必非要互斗。好比楼主的事例，F8和F4光圈是可以做到，但如果
全幅来个F1.2甚至F0.95光圈，要得到效果完全一样的照片（景深、视角、纯净度）M43等效一个来看看，有吗？
又反过来说，如果我要得到大景深全画面都清晰的照片（例如微距，风景），我M43开到F16，全幅来一个看，F32？
所谓的全幅等效光圈优越感，无非是站在浅景深大虚化的角度产生的，如果我需要的不是虚化，何来优越。
当然全幅的画质更细腻更强高感更好，这是天生的优势。
各取所需各安天命，有啥好说的。
[2 楼] moghost [泡菜]
20-3-6 09:53
等效光圈说白了比的就是相机系统在"单位时间"内传感器接收到的“光子总量”即“总通光量"
在传感器不存在明显代差：即CMOS光电转换效率（QE）相当，且电路读出噪声都很低的情况下。
影响画质的就是"总通光量"

基于以上条件，在曝光完全一致的情况下，全幅的总通光量永远是M43的4倍，永远是APSC的2.25倍
所谓的底大一级压死人，全幅高感强2档的本质就是：全幅降低光圈2档提高2档ISO后获得的光子数量依旧和M43相当，然后CMSO的QE也相当，读取噪声也相当，画质自然也就等效了。再加上等效景深，等效光圈自然就成立了。

只不过等效光圈比的不只是镜头本身，而是整个相机系统（机身+镜头）。