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等效焦距和變焦倍數
等效焦距和變焦倍數
更新时间:2024-09-03 23:22:19

前言:

随着手機鏡頭技術和圖片後期處理技術的進步,手機攝影的概念逐漸誕生,并無疑成為了攝影行業不可分割的一部分,因此手機鏡頭參數也成為了衡量一個手機品牌好壞的重要因素之一。我們常常聽到各種各樣的相機參數,但是這些個參數分别代表什麼呢?手機鏡頭參數與相機的參數有什麼關聯呢?

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)1

為了回答文章開頭的問題,我們先從最基礎的來說。

焦距:

學過初中物理的肯定都知道焦距,它是光學系統中衡量光的聚集或發散的度量方式,指平行光入射時從透鏡光心到光聚集之焦點的距離,也就是鏡片中心到底片、CCD或CMOS等成像平面的距離,記為“f”。

如果你在相機的英文規格書上看過“f =”,那麼後面接的數碼通常就是它的焦距長度。如:“f=8-24mm,38-115mm(35mm equivalent)”,就是指這台相機的焦距長度為8-24mm,同時對角線的視角換算後相當于傳統35mm相機的38-115mm焦長。一般而言,35mm相機的标準鏡頭焦距長度約是28-70mm,因此如果焦長高于70mm就代表支持望遠效果,若是低于28mm就表示有廣角拍攝能力。

來看一下物體到透鏡中心的距離u、像的正倒、像的大小、像的虛實、像到透鏡中心的距離v、應用實例、物距和像距的關系(u是物距 v是像距 f是焦距),如下圖:

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)2

因此可知在手機相機中,物距u是遠大于二倍焦距2f的,要想成像,像距時必須滿足焦距f<像距<2f這一條件的,因此這也影響了手機尺寸的設定。

變焦:

變焦,顧名思義就是改變焦距,那麼手機攝像是如何改變焦距的呢?這就涉及到了“光學變焦”與“數碼變焦”以及“雙攝變焦”等。

光學變焦:

光學變焦就是利用鏡頭的伸縮達到類似望遠鏡的效果,為了拍攝方便,人們設計出了變焦鏡頭,變焦鏡頭能夠改變焦距,能将拍攝物拉近或推遠。如果一個變焦鏡頭它的短焦距是28,遠焦距是70,70除以28約等于3,那麼它就是3倍變焦的鏡頭,如果變焦鏡頭的短焦距是28,長焦距是150,150除以28約等于5,那麼它就是5倍變焦的鏡頭。

說的簡單點光學變焦就是在手機鏡頭上加了個精準的望遠鏡,而望遠鏡的作用大家都知道,看的更遠,所以光學變焦的作用也很簡單,能照的更遠的景物,而且不會影響照片的質量也就是說照片的分辨率與畫質不會變。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)3

但是,光學變焦也有自己的劣勢。一方面,光學變焦鏡頭相比非光學變焦鏡頭來說,制造成本要高很多。另一方面,光學變焦鏡頭在進行長焦拍攝時,由于身體或者手部震動而對畫面的影響就将會更加大,因此長焦拍攝時畫面模糊的幾率往往更加大。但個人認為這些缺點均不足以抗衡它的優點。

數碼變焦:

廣義上來說,數碼變焦其實有兩種:一種是狹義上的數碼變焦,另一種是指應用諾基亞公司PureView技術的數碼變焦。

一.狹義上的數碼變焦:

它是通過數碼相機内的處理器,把圖片内的每個像素面積增大,從而達到放大目的。通俗來說,就是你拍了一張照片,然後用剪子把它剪成想要的那部分,在用放大鏡去看。隻不過這個步驟是在數碼相機内進行的,把原來CCD影像感應器上的一部份像素使用"插值"處理手段做放大,将CCD影像感應器上的像素用插值算法将畫面放大到整個畫面。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)4

如上圖,我們可以看到,圖片放大後,圖像就不清晰了。

二.諾基亞Pureview技術:

PureView技術其實就是“超采樣”過程。其核心部分就是将4100萬像素的圖像“濃縮”到500萬像素的圖像。在實際過程中,每8個像素點會被整合成一個“超級像素點”,PureView技術除了驚人的像素值以外,還有高質量的光學技術和智能圖像處理技術。但是,由于極大的像素數量,4100萬像素傳感器的體積也會相應增大。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)5

PureView技術也稱無損數碼變焦。在拍攝時,手機會以500萬像素級别顯示圖像,當你放大圖像時,“超采樣”程度就會減小,直到一個“超級像素點”還原成普通像素點為止。這個過程不同于一般數碼變焦采用的插值計算法,不會損失圖像精度和清晰度。可以稱之為“暴力”的數碼變焦方式。

好了,根據上面的介紹,可以看得出來對于圖片質量來說,光學變焦是優于普通數碼變焦的。前方鋪墊了這麼多,現在我來交代一下為什麼三倍數碼變焦會優與二倍數碼變焦,以及,同為無損變焦的話,是不是變焦倍數越大越好呢?

同為光學變焦,變焦倍數越大自然意味着看得越遠,看得越清晰。那自然而然,3倍光學變焦要優于2倍光學變焦。但5倍呢?10倍呢?50倍呢?(50倍的手機變焦确實牛逼,連摩天輪上的***也看得一清二楚,手動滑稽),既然我說了倍數越大意味着看得越遠,越清晰,那我也不否認,如果隻看這兩點的話,那确實是倍數越大越好(但要保證圖片的清晰度)。但我為什麼對3倍光學變焦情有獨鐘呢,那就不得不提“掃街”這兩個字了。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)6

掃街:

“掃街”對于攝影師來說,是一種成本最低的拍攝方式,也就是在街頭抓拍各種各樣的瞬間,這非常具有及時性,同時器材也是越簡便越有利,盡管也還是有很多人喜歡用單反“掃街”,但是運用手機的比例也在慢慢上漲,這各有各的好處,見仁見智。很多攝影大神都喜歡掃街,掃街拍攝也是紀實類攝影很重要的一個組成部分。

那麼掃街需要準備些什麼呢?一機一鏡就夠了,足以完成大多數情況的拍攝。一鏡是什麼鏡呢?攝影圈廣泛推崇的就是24mm到85mm這個焦段,并且,50mm焦距的視角是最接近人眼,且效果比較好的。

1、“掃街”不同于旅行拍攝,不需要把街頭的事物統統記錄下來。用不着“一鏡走天下”。相反,“掃街”正是一個了解特定焦段鏡頭成像特色(透視、畸變、景深等)的機會不通過手變焦,而是通過人為改變位置變焦來達到改變視野的目的,讓攝影更有樂趣和魅力。

2、定焦鏡頭通常擁有相對較大的光圈,能提供更高的快門速度,這在以抓拍為主的“掃街”拍攝中,更能清晰地定格影像瞬間。通常人們選擇晚飯後上街溜達,這時天色漸暗,大光圈的優勢就更明顯了,此外定焦鏡頭成像更好,大光圈帶來的氛圍感也更濃。

3、使用定焦鏡頭時視角固定,從而一定程度上限制了我們拍攝的題材,避免了使用變焦鏡頭一會兒用長焦端拍局部一會兒又用廣角端拍整體的拍攝方式,這樣能靜下心來更加專注地拍攝,出片風格也更統一。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)7

等效焦距:

說了這麼多“掃街”,那它和手機三倍光學變焦有什麼聯系呢?是因為,手機三倍變焦所顯示的畫面與相機定焦掃街的視角是最接近的,也就是說,它和人眼的視角也是最接近的。那麼手機鏡頭的等效焦距如何計算呢?

首先需要引入一個标準,用于衡量實際等效效果,就以目前最常用的全畫幅相機作為标準:

轉換系數=全畫幅相機對角線長度÷感光元件對角線長度

等效焦距=物理焦距×轉換系數

注:全畫幅相機的對角線長度約為43.27mm;焦距就是CMOS到鏡頭聚光點的距離。需要注意的是,相機中的英寸并不能用我們常見的25.4毫米作為換算,而是用16mm(上世紀中後期,真空管是電視攝像機的感光元件,真空管的外部有一個玻璃罩。真空管的外徑雖然包括了玻璃罩的厚度,不過這一層罩子顯然沒有參與成像,因此實際成像區域隻有16mm。)。

那好,現在我們根據換算公式來分别計算一下一加6T和一加7Pro後置鏡頭的等效焦距。

我們先以佳能相機為例,已知佳能全畫幅感光元件長寬分别為36mm和24mm,設對角線長為x,依勾股定理,有36² 24²=x²,可得x≈43.27,即佳能全畫幅感光元件對角線長約為43mm。而佳能APS-C畫幅感光元件的長寬分别約為22.3mm和14.9mm,同理可得佳能APS-C感光元件對角線長約為27.2mm。二者的比值約等于1.6,而這正是佳能APS-C畫幅的轉換系數。

以佳能EFS 18-135mm鏡頭為例,當其安裝在佳能全畫幅相機時,其實際焦距就等于鏡頭上标注的焦距,也就是廣角端18mm,長焦端135mm。而将其安裝在佳能APS-C相機上時,需要在物理焦距的基礎上各乘以轉換系數1.6,這樣,其“等效35mm”焦距就變成28.8-216mm。這也就是很多人在APS-C相機上發覺廣角端不夠廣的原因,因為實際上即使是18mm端的視角也僅僅相當于全畫幅相機28.8mm的視角。

因此,查找一加官方信息,我們發現一加6T與一加7Pro後置攝像頭的參數如下。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)8

查找信息得:Sony IMX 519、Sony IMX376K、Sony IMX 586三者的感光元件尺寸分别為1/2.6、1/2.78、1/2英寸。那麼計算得:三者的感光元件的對角線長分别為6.15mm、5.76mm、8mm。進而,其轉換系數分别為7.04、7.51、5.41。并且通過檢測軟件,我發現一加7ro的長焦鏡頭型号是三星的S5K3M5(有效像素為1300萬,而非800萬),并且我們知道S5K3M5的感光元件尺寸為1/3.4英寸,對角線長也就是5.29mm,那麼其轉換系數約為8.2。

再分别用6T和7Pro拍兩張圖片如下,分别為單倍與二倍,單倍與三倍。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)9

6T拍攝,單倍,二倍

從圖中可以看到,當用6T拍攝時,不管是單倍,還是二倍,其物理焦距均為4.25mm,這一點我确實沒有想到,個人認為6T的二倍變焦應該不是完全光學變焦,就算我們認為它是由不同鏡頭拍攝得到(實際測試中,不管是單倍還是雙倍,均為主攝像頭為主,副攝像頭為輔),那麼計算得到其等效焦距分别為:29.92mm和31.92mm。那麼顯然也不是二倍的關系。這也印證了一加官方給出的二倍無損變焦的說法,如果隻提無損不提光學的話确實如此。

等效焦距和變焦倍數(你才知道三倍光變好在哪)10

7Pro拍攝,單倍,三倍

再來看7Pro拍攝結果,單倍拍攝時其物理焦距為4.76mm,三倍拍攝時,其物理焦距為6.95mm。計算得到主攝的等效焦距為25.75mm,長焦的等效焦距為57mm。57除以25.75計算約等于2.2。當然,得到的結果全部是按照長焦鏡頭為1300萬像素計算所得,但是,也不能夠去說一加官方所給的參數是假的,因為如果按照長焦鏡頭為800萬像素計算的話,那麼計算得變焦倍數實際确實為2.8倍,約等于3倍。(舉個例子:你去買房子,售樓處告訴你這個房子100平方米,你按照100平方米的價錢買下了這套房子,等你提房時,你看到你買的房子除了室内100平方米以外,還多了一個10平方米的獨戶走廊。這時你會去質疑售樓處多給了你10平方米的空間嗎?雖然這個走廊不允許你擺東西,但他也确實就是你家的啊。)

對于此類問題,我們也可以在網上看到一加官方給出的回複:一加官方表示,長焦鏡頭會根據使用切換視角,在進行三倍變焦時,長焦會提供無損的800萬像素,而人像模式則會利用全部的1300萬像素。

總結:

根據以上計算,我們可以得到,三倍變焦的等效焦距約為57mm,在24mm到85mm焦段之内,且接近50mm,那麼也就證明了,拿着一加7Pro的三倍光學變焦掃街是很适合的。掃街的精髓就在于街上人的面孔和故事,一機一鏡的“掃街”模式以後就隻需要一部三倍無損變焦的手機就可以搞定了。

“掃街,是一種熱愛”

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