了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

瘋攝     2021年06月18日

我想您一定聽說過「剪裁係數」這個攝影術語。如今市面上有著非常多不同的相機系統,讓這個特殊的術語經常出現在各種產品規格列表和商家的營銷材料中,當然該術語在攝影有關的文章和書籍中也經常有所提及,您甚至還可以在攝影師之間的對話中聽到。如果您不了解它的真正含義,可能在鏡頭和相機的選擇中,難免會出現一些誤區。

關於裁切係數有很多困惑,而且很難去解釋,但在我們深入討論之前,讓我們先帶著兩個關於「裁切係數」的誤區進入文章。

較大的裁切係數會換取較長的「焦距」

裁切係數會影響光圈

我想在您翻到螢幕底部留下相反的評論之前,不妨讓我通過本文解釋一下「為什麼「。

裁切係數產生的背景

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

在數字攝影普及之前,35mm膠片是一種參考格式,因為在當時它被使用的最為廣泛。如果在單反膠片相機上使用50mm鏡頭,每個人都可以大概的知道所產生的視角和對應的呈現效果,因此理解和討論不同的鏡頭和焦距是很容易的。到了從膠片攝影和數碼攝影的過渡時期,為了讓用戶可以簡單地更換他們的膠片相機機身,而不用擔心重新購買鏡頭和其他配件,更多的廠商選擇了繼續沿用35mm尺寸用作傳感器格式,也就是我們現在所說的全畫幅。由於技術的挑戰和高製造成本,使所有數位相機傳感器的尺寸都與35mm膠片的尺寸相匹配是不切實際的,因此相機製造商開始在數碼單反相機中使用更小的傳感器。

但是這也迎來了一個新的問題,所產生的視野與之前相比狹小可很多,因為圖像的角落得到「剪裁」。

深入了解裁切係數

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如您所見,鏡頭投射出來的影像是圓形圖像(通常稱為「成像圈」),但傳感器僅記錄場景的矩形部分。因為傳感器所記錄的是成像圓投射圖像的一部分,所以更改傳感器的大小會改變該鏡頭的視場,因此在圖像傳感器成像以外的部分既被稱為裁切係數的「裁切」部分。

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

然而傳統上由一個特定鏡頭產生的視場,是不會以度數進行測量的,而是被描述為鏡頭的焦距,我們需要將裁剪後的視場轉換為一個等效的鏡頭焦距。例如,如果您將一個50mm鏡頭附加到一個小於全畫幅傳感器的相機上,您將必須將該50mm鏡頭的焦距乘以一個由傳感器的大小差導出的係數來計算等效焦距。這樣你就可以根據新的等效焦距計算出鏡頭的視場。這是裁切係數的「係數」部分。

誤區#1:較大的裁切係數會換取較長的「焦距」

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焦距也稱為焦長,是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式,指從透鏡中心到光聚集之焦點的距離。亦是照相機中,從鏡片光學中心到底片或CCD以及CMOS等成像平面的距離(通常是由相機上「Φ」符號表示)。具有短焦距的光學系統比長焦距的光學系統有更佳聚集光的能力。

變焦鏡頭可以改變鏡頭的物理焦距。有時這種運動在鏡頭內部完成,鏡頭體積在物理上不會改變,我們稱之為內變焦,有的鏡頭會改變它的大小,我們稱之為外變焦。

然而,無論你在鏡頭後面放置什麼樣的傳感器,都不會因為傳感器的大小而改變鏡頭的實際焦距,我們所謂的焦距變化其實為「等效焦距」,稍後我們將在文中進行詳細解釋。

誤區#2:裁切係數會影響光圈

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

光圈代表著鏡頭上光通過的孔徑大小,大多數鏡頭有可變光圈,以控制進入鏡頭的光量。這個孔徑的大小是通過由葉片組成的膜片調節的。在攝影中,光圈的大小參數直接表示為焦距與孔徑之比,這個比例是基於物理測量的,完全獨立於相機傳感器的大小或拍攝的膠片的大小。傳感器的尺寸對景深有影響,但並不是因為它改變光圈。

如何計算裁切係數

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導出裁切係數的公式計算非常簡單。只要知道傳感器的物理尺寸,使用勾股定理(a²+b²=c²)計算對角線,然後將數字除以裁剪傳感器的對角線即可。以下是推導出佳能APS-C傳感器裁剪係數的示例:

35mm /全畫幅對角線:36²+24²=1872²,因此對角線為43mm

佳能APS-C傳感器對角線:14.8²+22.2²=711.88²,因此對角線為26.6mm

裁切係數:43 / 26.6 =1.6

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

為了得到較小的佳能APS-C傳感器提供的新視場的「等效焦距」,我們需要將鏡頭的真實焦距乘以1.6x。假設在佳能的APS-C相機上安裝50mm鏡頭,其視野相當於在全畫幅相機上安裝80mm鏡頭。

在我們的例子中,如果您一開始不熟悉50mm鏡頭的視場,這並不重要。但是,如果您熟悉50mm鏡頭的視場,您就會知道同樣的鏡頭如果放在更小的傳感器前面,視場會比你的正常視場更窄。如果在比全畫幅小的相機上使用變焦鏡頭,可以通過等效焦距進行換算。例如,一個70-200mm的鏡頭在1.6x APS-C傳感器上將變成了一個等效的112-320mm鏡頭。

常見的裁切係數喝等效焦距

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讓我們來看看上圖了解下常見的焦距和裁切係數的關係,以及由此產生的等效焦距。對於許多攝影師來說,這可能會感到一定的困惑。鏡頭的焦距是物理特性,無論相機的傳感器如何,焦距都不會改變。

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

所以當我們看上表的時候,一定要記住,較小的傳感器並沒有神奇地把你的鏡頭變成較長的鏡頭,它只是剪切了大量的圖像。

全畫幅與裁幅的爭論

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

裁切係數的討論不可避免地將我們引向全畫幅與相比較小傳感器之間的爭論。

綜上所述,全畫幅相機是拍攝風景的理想選擇,因為它沒有裁切係數,廣角鏡頭保持了廣角視野。小型傳感器相機給鏡頭一個虛擬的遠攝效果,這對於一些運動和野生動物以及為微觀攝影帶來一定優勢,兩種格式都有優點和缺點。

內容延伸:傳感器尺寸與解析度

了解畫幅和裁切係數的真相後,你還真的需要全畫幅嗎?

有一個重要的因素我們不應該忘記,那就是傳感器的解析度。因為每個數位相機的傳感器都是由數千萬像素組成的,所以使用一個更小的傳感器應該轉化為更少的像素嗎?答案肯定不是,如果傳感器是由物理上更小的像素製成的,那麼較小與較大的兩個傳感器可能具有相同的解析度,甚至會具備更高的像素。

例如尼康D4的全畫幅傳感器為36.0 x 23.9mm,像素為1600萬,尼康D7000的APS-C畫幅是23.6 x 15.6mm傳感器,像素也為1600萬。由於傳感器尺寸差異如此之大,但像素數相同,兩者的區別就在於每個像素的物理尺寸。尼康D4有著更大的像素測量7.3µm,D7000像素僅有4.78µm要小得多,所以這些像素基本上是緊緊挨在一起的。這就導致了較小的像素在圖像中轉化為更多的噪點和更少的動態範圍,所以尼康D7000相比尼康D4在同樣的低光照情況下圖像質量要差很多。這就是為什麼製造商如此熱衷於談論像素,而不是傳感器尺寸!他們想讓我們注意到花哨的像素參數,他們不想提及傳感器實際上有多小。你的手機攝像頭可能和你的單反相機像素辨率相同,但這並不意味著這兩款機器的圖像質量相同。

結語

裁切係數真的非常簡單。但是令人困惑的是,正如我之前所說,存在的問題是將角度測量(視場角度)虛擬轉換為線性測量(毫米鏡頭焦距)。我認為這在許多方面都很有用,但多年來我見過許多攝影師試圖理解和解釋這個概念,但是在網上一些關於改變焦距和光圈的錯誤解釋,讓許多攝影師產生誤解。

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瘋攝     2021年12月04日