光圈系数的标准定义讲义.doc

光圈系数 控制镜头进光量，需要由镜头的所谓“孔径光阑”(Diaphragm)来控制。 孔径光阑都是位于镜头内部，通常由多片可活动的金属叶片(称为光阑叶片)组成，可以使中间形成的(近似)圆孔变大或者缩小，以达到控制通过光量大小的目的。 我们用“孔径”来描述镜头的通光能力，而孔径受到光阑的控制。 对于不同的镜头而言，光阑的位置不同，焦距不同，入射瞳直径也不相同，用孔径来描述镜头的通光能力，无法实现不同镜头的比较。 为了方便在实际摄影中计算曝光量和用统一的标准来衡量不同镜头的孔径光阑实际作用，采用了“相对孔径”的概念。 相对孔径 = [镜头焦距] / [入射瞳直径] = f/d 比如某个镜头的焦距为50mm，入射瞳直径为25mm，那么该镜头的相对孔径就是50/25=2。 通常表示相对孔径的办法是在相对孔径前面加入[f/]，比如f/1.4、f/2、f/2.8等，也有用1:2来表示f/2的。通常镜头标记上用类似1:2的方式更多些。 在实际使用中，很少使用“相对孔径”的称呼，通常都是用“光圈系数(f-Stops)”来称呼，简称“光圈”或者“f-系数”。 在镜头的标记上，通常都是标记镜头的最大光圈系数，如图所示： 现在标记镜头的相对孔径都是用了一系列标准化的数值： f/1 f/1.4 f/2 f/2.8 f/4 f/5.6 f/8 f/11 f/16 f/22 f/32 f/45 f/64 可以看到：每一个数值都与相邻数值有一个的关系，表明后一个数值的通光量为前面一个的一半，前一个数值的通光量是后面一个的两倍。因为根据圆面积的计算公式，镜头通过的光量与f系数的平方成反比。 比如：f/5.6的通光量是f/4的一半；是f/8的两倍。 对于一个最大光圈为f/2的镜头： 由于采用了这样的标准化方式，对于不同的镜头，在快门速度不变的情况下，只要f-系数的相同，曝光量就是相同的。 上面表格中从前一个数字变化到后面一个数字，称“f-系数变化一档”，从前面数字变化到后面数字(就是增大f-系数)，称为“缩小/收缩光圈”；反之，称为“增大/开大光圈”。 在镜头上，有光圈调节环，用来控制实际拍摄的光圈。 由于AF SLR的普及，现在一些品牌的镜头已经取消了光圈调节环，光圈的调节由机身控制，比如Canon EF系列、Minolta AF系列、Nikon G系列、Olympus Zuiko AF/Digital系列和Pentax J系列等。 next page 光圈的作用 1、控制进光量： 由于光圈控制镜头进光量的作用，在暗弱的光线下拍摄，需要使用大光圈镜头，一获得更多的光量；而在明亮的场合，则使用小光圈不至于曝光过度。总之，可以通过光圈的调节，达到准确曝光的目的。 2、控制景深： 光圈的作用除了控制进光量外，另外一个很重要的作用是控制拍摄画面的景深。关于景深以及相关的计算，参见 [景深概念与计算]，景深示例如下。 3、控制像质： 由于光学原理和制造成本的限制，摄影镜头在全开光圈时的像质并不是最佳的，通常在收缩光圈后，像质有明显的改善。 比如下图是表征镜头像质的MTF曲线，其中黑色线对应最大光圈的情形，蓝色线对应f/8的情形，曲线位置越高越平直，像质越好。 每个摄影镜头都有一个或者多个最佳光圈，在这些最佳光圈下，画面的质量达到最好，分辨率高、反差均衡等。 不同的镜头，最佳光圈的位置也不尽相同。一般而言：最佳光圈出现在最大光圈收缩2档或者3档的位置。比如最大光圈为f/2.8的镜头，最佳光圈为f/5.6或者f/8。 圆形光圈 严格来说，由多片光阑叶片形成的是多边形而不是圆形。多边形光阑会使真正的通光量与标称的通光量有一定的差别。由于这样的差别很小，实际使用中可以忽略不计。 近年来，由于设计和制造工艺的改进，开始流行圆形光圈，就是在最大光圈收缩两档，依然保持圆形。这类光圈的优点是： 1、使实际光圈与标称光圈的差别减小； 2、改善了焦外成像效果。 下面是一些景深的实际拍摄例子：