焦距系數(shù)

　　使用數(shù)碼單反的攝友，一定對(duì)“焦距系數(shù)”這個(gè)詞不陌生。

　　無(wú)論什么相機(jī)，鏡頭都是圓的，因此成的像也是圓形。這個(gè)圓形的面積大于膠片/感光元件的面積。成像的實(shí)際面積由膠片/感光元件的尺寸大小決定。在數(shù)碼相機(jī)/數(shù)碼單反領(lǐng)域，除了佳能、康泰時(shí)、柯達(dá)、仙娜等廠商的少數(shù)幾款全畫(huà)幅數(shù)碼單反之外，幾乎所有數(shù)碼相機(jī)的感光元件面積都小于35mm底片面積。也就是說(shuō)，在鏡頭不變的情況下，數(shù)碼相機(jī)的成像面積一般要小于膠片相機(jī)。

這種成像面積的區(qū)別，就是我們這篇文章的基礎(chǔ)

　　不管CCD/膠片的面積如何變化，鏡頭的成像大小總是不變的，鏡頭本身也無(wú)法感知它身后是全畫(huà)幅還是較小畫(huà)幅。(順便說(shuō)一句，現(xiàn)在越來(lái)越多的鏡頭廠商推出數(shù)碼單反專用鏡頭，比如尼康、圖麗的DX系列、佳能的EF-S系列、適馬的DC系列，以及奧林巴斯的Zuiko Digital鏡頭等，這些鏡頭的成像大小一般小于膠片機(jī)的鏡頭，以符合數(shù)碼單反的CCD尺寸。)也就是說(shuō)，鏡頭不可能根據(jù)身后感應(yīng)元件的大小調(diào)整成像距離，鏡頭焦距本身是不變的。改變的僅僅是成像面積的大小。

　　成像面積的縮小，從表面上看很像是焦距增加的產(chǎn)物。例如，尼康D2x數(shù)碼單反的CCD面積為16mm×24mm，而標(biāo)準(zhǔn)35毫米膠片的面積為24mm×36mm，是CCD尺寸的1.5倍。因此，如果我們想在一臺(tái)膠片單反(例如F6)上實(shí)現(xiàn)與D2x相同的取景范圍，F(xiàn)6使用的鏡頭焦距必須為D2x的1.5倍。因此，有人把這個(gè)1.5稱為“焦距轉(zhuǎn)換倍率”、“焦距系數(shù)”。而從這個(gè)詞的來(lái)源看，將其稱為“裁切系數(shù)”更為準(zhǔn)確。

景深

　　接下來(lái)，我們來(lái)討論景深和裁切系數(shù)之間的關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，焦距的改變會(huì)引起景深的變化。由于剛才已經(jīng)說(shuō)明，數(shù)碼單反的“焦距倍率”并不能真正改變鏡頭的焦距，那么我們能否說(shuō)，感應(yīng)器的大小不會(huì)對(duì)景深造成任何影響呢？

　　景深的計(jì)算公式相當(dāng)復(fù)雜。這里就不詳細(xì)推算了。主要由以下三個(gè)公式組成：

1. 在超焦距范圍內(nèi)

2. 可接受的清晰度的近焦距（即景深近點(diǎn)）

3. 可接受的清晰度的遠(yuǎn)焦距（即景深遠(yuǎn)點(diǎn)）

其中，

　　以上公式來(lái)源于Greenleaf, Allen R.等人所著的Photographic Optics。

　　公式相當(dāng)復(fù)雜，即使包括非常專業(yè)的攝影師在內(nèi)，都不會(huì)有多少人去認(rèn)真推算。但是不知你有沒(méi)有注意，在公式的眾多項(xiàng)中，有一個(gè)“模糊圈（Circle of Confusion，簡(jiǎn)稱CoC）”的參數(shù)。雖然聽(tīng)起來(lái)像初學(xué)攝影者的失誤，但是在這里，它卻扮演著非常重要的角色。

　　首先解釋一下“模糊圈”的概念。想象在遠(yuǎn)處有一個(gè)點(diǎn)光源，燈泡也好，聚光燈也好，甚至夜晚的一顆星星也好，這個(gè)點(diǎn)光源的形狀可忽略不計(jì)。面向這個(gè)點(diǎn)光源按下快門(mén)，在照片上會(huì)留下一個(gè)亮點(diǎn)。如果鏡頭的焦點(diǎn)恰好落在點(diǎn)光源上，在膠片/感應(yīng)元件上就會(huì)形成一個(gè)亮點(diǎn)。而如果鏡頭的焦點(diǎn)偏離了這個(gè)點(diǎn)光源，且相差足夠距離的話，照片上就會(huì)留下一個(gè)模糊的斑點(diǎn)。當(dāng)焦點(diǎn)和點(diǎn)光源的距離相差到一定程度時(shí)，觀看者無(wú)法準(zhǔn)確分辨這個(gè)斑點(diǎn)到底來(lái)源于一個(gè)“點(diǎn)”還是一個(gè)“圓”。此時(shí)，這個(gè)斑點(diǎn)的直徑就是所謂的“模糊圈”。

“模糊圈”的原意，也有從觀看者的角度來(lái)說(shuō)，對(duì)照片上的物體究竟是“點(diǎn)”還是“圓”感到模糊的意義

　　模糊圈的意義，并不僅僅限于點(diǎn)光源，也在一定程度上決定你所拍攝的一切。顯然，如果鏡頭的焦點(diǎn)偏離被攝物體，成像就非常模糊，如果焦點(diǎn)剛好落在被攝物體上、或離被攝物體比較近，圖像就非常銳利。

　　從另一個(gè)方面說(shuō)，模糊圈的大小也與最終照片的尺寸，以及觀看者與照片的距離相關(guān)。最終照片放得越大，模糊圈越小，或者說(shuō)觀看者離照片越近，模糊圈越小。

　　模糊圈到底有多大呢？一般認(rèn)為，35毫米標(biāo)準(zhǔn)膠片的模糊圈為0.03毫米，也有人認(rèn)為是更精確的0.025毫米。但是對(duì)于數(shù)碼相機(jī)來(lái)說(shuō)，由于絕大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)的成像元件（CCD或CMOS）的尺寸小于35毫米底片。因此，如果將數(shù)碼成像和膠片成像放大到同樣大小進(jìn)行比對(duì)，數(shù)碼的放大倍率將大于膠片的放大倍率。因此，數(shù)碼相機(jī)的模糊圈應(yīng)小于膠片相機(jī)。

　　例如，我們已知35毫米底片的模糊圈為0.03毫米。而尼康D2x的裁切系數(shù)為1.5，因此，D2x的模糊圈大小為0.03÷1.5=0.02毫米。其它相機(jī)可以依此類(lèi)推。

　　模糊圈越小，對(duì)焦就要越精確。因此，如果我們以相同的距離，相同的光圈，拍攝同一個(gè)物體的話，數(shù)碼的景深將稍小于膠片。

　　但是這里又會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題：由于焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的影響，同樣一個(gè)鏡頭，在數(shù)碼單反上的焦距大于膠片單反。因此拍攝相同的場(chǎng)景時(shí)，膠片單反使用的鏡頭實(shí)際焦距應(yīng)大于數(shù)碼單反，或者干脆讓數(shù)碼單反往后退一定距離。考慮到長(zhǎng)焦的影響，數(shù)碼相機(jī)的景深會(huì)有所增加，增加效果大于由于模糊圈減小造成的景深減少。以下三張照片可說(shuō)明這問(wèn)題：

原圖，膠片單反拍攝

在相同的距離使用數(shù)碼單反拍攝。由于裁切系數(shù)，照片看上去似乎焦距更近，但是景深較淺

使用數(shù)碼單反后退拍攝，拍攝范圍與第一幅圖相同，但是景深更大

　　總而言之，如果你與被攝物體的距離相同，使用的鏡頭焦距也相同，唯一的區(qū)別是膠片和CCD的面積，那么數(shù)碼相機(jī)的景深較小，但是相對(duì)焦距較長(zhǎng)。如果數(shù)碼相機(jī)使用的鏡頭焦距較小，而使數(shù)碼的成像范圍和膠片相同，此時(shí)數(shù)碼相機(jī)成像的景深較大。

曝光時(shí)間

　　成像的銳利度，很大程度取決于機(jī)身在拍攝的瞬間是否穩(wěn)定。對(duì)于長(zhǎng)焦鏡來(lái)說(shuō)，哪怕是極微小的晃動(dòng)都會(huì)被鏡頭放大到無(wú)法接受的程度。而廣角鏡頭的拍攝就相對(duì)輕松得多。

　　很多攝影師都聽(tīng)過(guò)這樣一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，在手持拍攝時(shí)，曝光時(shí)間應(yīng)該小于焦距的倒數(shù)。比如使用200毫米的鏡頭，曝光時(shí)間就不應(yīng)大于1/200秒，這樣才能得到精確成像的照片。但是你有沒(méi)有想過(guò)，這條來(lái)源于膠片時(shí)代的公式，在數(shù)碼時(shí)代是否依然適用？如果你使用18毫米焦距的Nikkor鏡頭，轉(zhuǎn)換倍率1.5，那么，最低曝光時(shí)間到底是1/18秒，還是1/24秒？還有，“曝光時(shí)間＜1/焦距”這個(gè)公式的經(jīng)驗(yàn)性實(shí)在太強(qiáng)。為什么正好是倒數(shù)，而不是0.864/焦距，也不是1.127/焦距？為什么正好就是1？除了焦距之外，曝光時(shí)間肯定還和許多其它參數(shù)相關(guān)。比如機(jī)身和鏡頭的重量，太輕了肯定發(fā)抖，太重了也不一定拿得住。如果使用尼康的VR或是佳能IS，甚至4/3系統(tǒng)的MEGA O.I.S鏡頭，手持拍攝的效果肯定會(huì)更好。甚至，最佳曝光時(shí)間肯定和攝影師的上半身肌肉是否強(qiáng)壯有極大的關(guān)系。一個(gè)強(qiáng)壯如施瓦辛格的攝影師，手臂的穩(wěn)定度肯定強(qiáng)于不足十歲的孩子。

　　事實(shí)上，作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，“曝光時(shí)間＜1/焦距”的意義僅僅在于說(shuō)明焦距和最佳曝光時(shí)間的負(fù)相關(guān)關(guān)系。從三角學(xué)的角度講，由于手抖造成的相機(jī)的角運(yùn)動(dòng)，將依鏡頭焦距長(zhǎng)度反映為被攝物體的平面運(yùn)動(dòng)。同樣是手抖一下，對(duì)14mm鏡頭的影響就比200mm鏡頭小得多。這也就是為什么沒(méi)有廠家生產(chǎn)帶防抖功能的廣角鏡的原因。

　　看到這里，有的朋友可能會(huì)認(rèn)為，在使用相同焦距的鏡頭時(shí)，數(shù)碼相機(jī)的穩(wěn)定度應(yīng)該高于膠片相機(jī)。如前所述，數(shù)碼相機(jī)的感應(yīng)元件面積通常小于標(biāo)準(zhǔn)35毫米膠片，模糊圈也小于膠片。同樣的抖動(dòng)范圍，在底片上可能難以辨認(rèn)，如果在CCD/CMOS上，就可能毀滅你整天的勞動(dòng)成果。

　　但是且慢，要拍攝同樣的照片，數(shù)碼相機(jī)的鏡頭焦距不是應(yīng)該短一些嗎？焦距的縮短，同樣會(huì)增加最小曝光時(shí)間值。不妨用前文的例子分析一下。35mm底片的模糊圈為0.03mm，一臺(tái)系數(shù)為1.5的尼康D2x的模糊圈為0.02mm，膠片相機(jī)使用300mm鏡頭，D2x使用200mm鏡頭。在同一個(gè)地點(diǎn)拍攝的話，得到的畫(huà)面是相同的。此時(shí)，兩個(gè)系數(shù)相互抵消。

　　因此在曝光時(shí)間方面，你只需要關(guān)心數(shù)碼相機(jī)“相當(dāng)于35毫米”的等值焦距。或者干脆圖個(gè)放心，使用三腳架。當(dāng)然，如果你對(duì)自己的二頭肌相當(dāng)自信，愿意向經(jīng)典公式發(fā)起挑戰(zhàn)，那也隨便你。