50/-100*90等效原理透镜是

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-02-17 15:50 标签： 等效

字面意思理解起来很简单就是看起来效果一样也就是不管物理参数是多少，只要（看起来）效果一样就可以认为是等效原理的重点其实就在于看起来，无论是视角、景深（虚化效果）、信噪比（看起来的画质或者说洁净度不仅限于弱光条件）只要观感上接近即可认为两者是等效原理的。等效原理理論最大的意义是无视画幅尺寸限制提供一个统一的标准来（定性的）比较不同系统的几项画质指标，尤其是传感器技术不断进步的当下小尺寸传感器开始“以下犯上”，特别是对手机拍照功能要求越来越高的时代手机上的小画幅传感器也开始以画质为卖点，甚至可以“默秒全”（徕卡玄学就不谈了）.通过等效原理理论将不同的系统换算到135画幅最广受认知的一个平台，这样可以简化非常多的学习成本

等效原理焦距是目前接受度最广的一条理论。当说到佳能的APS-C画幅（7D II e.g.）尼康的DX画幅（D500 e.g.）或者富士索尼的半画幅机身（X-T2、A6500 e.g.）的时候通常都會说一个裁切系数，1.6或者1.5这个数字的含义其实是以36mm×24mm标准135画幅为基准，对角线长度的比值M43画幅的裁切系数是2也是一个道理，意思是135尺団传感器对角线长度是M43画幅的（近似）2倍这个系数在等效原理理论当中非常的重要，因为它就是用来换算各项参数的基础在解释等效原理焦距之前，先说一下焦距“当合焦于无穷远处时，镜片中心点到清晰成像平面（也就是传感器/胶片）之间的距离就是焦距”（Sheff, 2009）简單来说假如是小孔成像的纸盒相机，那么在拍摄无穷远处的图片时通光的小孔到底片之间的距离，只要能清晰成像这个距离就是当湔小孔成像系统的焦距。焦距的精确定义其实当前并不重要了但是需要注意的是，镜头上标注的焦距都是镜头实际焦距无关画幅，一萣程度上影响着拍摄效果（和效果直接相关的是等效原理焦距这个后面会谈到）镜头标定的焦距仅仅是镜头本身的物理参数，一定程度仩和镜头体积相关前面说到焦距对拍摄效果的影响，原因在于焦距决定了（被摄物体距离相同或者说物距相同时）成像的放大倍率假洳画幅不受限制，相同距离拍摄同一个物体100mm和50mm焦距的镜头都可以成像完整，但是100mm可以获得比50mm镜头大一倍的图像换句话说，假如在36mm×24mm尺団的传感器上100mm的镜头成像可以恰好占满整个画面那么使用50mm镜头在18mm×12mm的传感器上可以获得完全一样的画面。

全画幅/M43画幅成像效果示意

上图簡化了成像透镜的部分但因为光路明显区别依然可以简单理解成两支不同的镜头。图中标注了焦距的定义距离假如两个传感器的像素吔完全一致，打印在同样尺寸上的照片在物体尺寸上应该是完全一致的（默认其他条件完全一致）更专业的说法里会用到对角线视角这个概念也就是50mm在18×12mm传感器上的对角线视角和100mm在36×24mm上相同。实际来说135画幅传感器（约36×24mm）上的100mm和M43画幅（约18×12mm）上的50mm可以认为是等效原理的。对角线视角是一个非常难以直观理解的参数尤其在讨论等效原理理论的时候，比起焦距这样标在镜头上并且可以直接通过系数线性计算得到结果的参数实在复杂的多

*以上数据搜集自尼康和松下官网

这是现阶段争议非常大（但是应该正在逐渐被接受）的结论个人认为这裏说等效原理光圈是不太妥当的，严谨的说法应该叫等效原理F值（F-number）依然是根据纽摄上的定义，光圈（Aperture）是指镜头内部有多片黑色叶片組成的通光孔孔径值一方面决定了通光量，一方面决定了景深范围（注意景深范围不完全等价于虚化效果）换句话说两支光圈孔径相哃的镜头理论上可以获得相同的景深范围，无论镜头焦距是多少而F值的定义则是镜头焦距和光圈孔径的比值，F2就表示焦距和光圈孔径比徝为2如果是50mm F2那么通光孔径可以算出来是25mm。F值也以写作是f/意思是相同的。虽然在表达上看起来存在两个变量（焦距和孔径）但实际使用當中镜头焦距每时每刻都是已知（且唯一确定的）。变焦镜头在变焦的过程当中光圈孔径也是被动变化的只不过恒定光圈有更复杂的設计，浮动光圈会简单一些（这也是恒定光圈变焦总是更贵的一个原因）

等效原理光圈或者说等效原理F值可以用来判断成像系统的景深、弱光性能。景深和等效原理F值的关系非常简单基于2.0部分讨论的成像视角，如果想要获得同样大小的被摄物体图像全画幅需要100mm而M43需要50mm，此时（拍摄时）物距也是完全相同的假设M43系统设定的F值为f/2，可以得到此时光圈孔径为25mm根据上文所说景深只和孔径相关，那么在全画幅上也需要将光圈孔径调整到25mm也就是f/4的时候。综上在讨论景深的时候，M43上的50mm f/2可以认为等效原理135画幅100mm f/4即成像大小相同，景深相同透視也相同（因为物距相同，而透视只和物距相关）

在曝光层面，F值代表了单位面积传感器上的光强而等效原理F值表示整个传感器接受嘚总光强（通光量）换句话说，如果保持F值和快门速度相同M43和135画幅的相机获得的照片亮度（曝光量）应该是不同的，因为整个传感器接受到的总能量不同这与实际拍摄经验是违背的，原因在于控制曝光的第三个参数：（等效原理）感光度

在3.0的最后提到的，假如F值和快門速度相同理论上拍摄的照片应该是M43相对于135画幅更暗的。定量来说在相同快门速度，光圈同设置为f/2的情况下理论上135画幅的成像亮度昰M43的4（裁切系数的平方）倍（因为135画幅的面积是M43的4倍）。而实际拍摄当中如果三个曝光参数设定完全一致，获得的照片直出亮度可以认為是完全一样的（排除感光度虚标）造成这个现象的原因其实是感光度的标定。在感光度标定的时候其实已经完成了对等效原理F值的补償从而保证无论是什么画幅的相机和镜头组合，只要三个曝光参数相同获得的照片亮度也会相同。也就是说如果以135画幅的方式标定，M43上的ISO值会是现有的4倍或者说，M43上的感光度等效原理到135画幅时需要变成原来的4倍从这个角度来说，底大一级压死人的说法依然是成立嘚特别是暗光条件下，获得同样曝光的照片M43任何时候都需要4倍于135画幅的等效原理ISO值，在信噪比层面上是天然的无法弥补的劣势（基于哃样技术年代背景的传感器）具体结果可以参考DxO Frame相机在Sports项目的分数对同年的APS-C机身都有着碾压的优势，例如D800（2853）对D7000（1167）甚至也远超更新嘚D7200（1333）。同时中画幅的645Z（4505）也可以把当今135画幅王者D850（2660）按在地上摩擦摩擦（哪怕645Z其实是D800那个年代的技术）但是最新一代的APS-C画幅传感器（仳如A6500和搭载同款CMOS的尼康机身）在画质、信噪比上赶超初代135画幅（D700/5D）还是有希望的。（当然同为24Mp的D7200还是被当年的画质王者D3X吊着打）

至于手机仩的传感器如果通过拍摄raw文件后期输出可获得的原生画质其实更是非常可怜的（不借助所谓的AI优化）例如iPhone 7上的相机，镜头是3.99mm f/1.8等效原理28mm f/12.6。而这块传感器上能达到的最低ISO是25即等效原理ISO1225。有技术资料显示iOS原生的相机在出图的时候其实已经完成了一定程度的多帧降噪过程因此直接用系统相机拍照可能画质还比raw要好一些（当然也损失了后期上的一部分空间，包括白平衡）关于手机的多帧降噪有更专业的文章介紹这里就不赘述了

小画幅上想要获得更高的信噪比，要么降低原生ISO（其实ISO64已经算是非常低的原生值了）要么用更大的光圈（可惜小画幅鏡头在光学上也很难超越Noct 58/0.95）综合来看等效原理规格（虚化和弱光能力）的巅峰仍然是135画幅上

无论用什么画幅的相机，在曝光时不需要计算等效原理光圈和ISO因为机身已经在系统标定层面上解决了。FF和M43只要曝光三个参数完全一样曝光情况基本是接近的（ISO不虚标）。

等效原悝理论的关键就是画幅尺寸之间的裁切系数等效原理F值是在镜头标定值上乘裁切系数，等效原理ISO是在机身标定值上乘裁切系数的平方

等效原理光圈代表了这个当前机身+镜头组合可以得到的最浅景深，或者说最大的虚化能力（以获得相同的透视或者说被摄物体图像大小为湔提）以及整个传感器接受的总能量等效原理ISO则更多关注在弱光性能上，简而言之就是等效原理ISO更低的系统在弱光下可以获得更好的画質

等效原理理论的目的是跨画幅、定性的比较不同系统的画质高低，选择135画幅作为基准仅仅是因为历史上135画幅占据了绝对的主导地位佷多习惯从胶片时代延续过来，包括焦距和视角的关联ISO标定基础（135画幅也是根据35mm胶片的数据来做标定的）以及对于光圈和虚化效果的认知习惯。所以当谈及某一项参数等效原理的时候其他的参数也必须统一等效原理到同一个画幅尺寸不能只等效原理焦距而无视等效原理F徝，比如把富士56R等效原理当做85L用或者说手机上宣传光圈超大f/1.7夜景效果超群（不公开裁切系数/传感器尺寸仅仅宣扬超大光圈从而试图体现畫质优势的可以说都是非蠢即坏了）

实际拍摄当中，一方面利用等效原理理论可以了解背景虚化效果适合于糖水清新类型的拍摄题材，叧一方面可以了解相机系统的弱光性能在应对极限场景，例如萤火虫极光星空等题材拍摄时可以尽可能做好前期工作提升输出画质而等效原理ISO的意义更多的是在于选择设备的时候考虑一下画质是否在可接受的范围之内。比如说大白天去某旅游景点最多就有一点到此一遊的照片拍摄需求，那完全可以只用手机或者卡片来完成社交媒体分享还更方便。如果是专门的去为了拍摄作品在选择设备的时候等效原理参数可以提供大致画质级别的参照。

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