由拍鸟说起-说说截幅相机“赚”镜头的事儿

很多拍鸟的人,或多或少都听说过一个说法,就是“截幅相机可以获得更长的镜头焦距”,某些相机制造商在其截幅相机宣传材料里面也提到过这个说法。也就是说,对于同一款超长焦镜头,使用截幅相机(APS-C、Micro4/3等)可以获得较使用全画幅(Fullframe)更大(长)的镜头焦距。对于APS-C画幅相机,有一个1.6的增加系数。

那么,如何来理解这件事情呢?到底是镜头因为传感器尺寸小了,其焦距就相对地变长了么?实际上,对截幅相机“赚”镜头这个说法,有两个方面的理解,一是镜头的焦距并没有因为使用截幅相机而虚拟化的增加(变长);二是这种“赚”镜头的感觉与相机传感器的画幅、总像素有关系。

Tips:

这里不探讨相机的性能问题,譬如传感器像素的大小、传感器量子效率(传感器所使用的技术)、相机的自动追踪能力(如各种基于AI的目标识别技术)、超长焦镜头防抖,等等,这些参数、技术与本文讨论的话题没有关系。

为把后面的说明简单化,我们把目标定义为一个平面圆;把相机、相机镜头都简化为基本的光学结构。简化后的相机成像光学原理图见下图:

相机成像简化原理图

D=目标高度,d=目标在传感器中的成像高度,L=目标与相机的距离(物距),f=相机镜头焦距(像距)。

按照平面几何学理论,(1/2d):(1/2D)=f:L→d/D=f/L→d=D*f/L。

按照上面的计算公式,在D、f、L都是定数的情况下,d的值就是一个固定值,与后面的传感器大小没有关系。

那么,说截幅相机“赚”镜头这个说法就一点道理没有么?有!但不是说增加镜头焦距的事儿,其实质是:目标在相机传感器中所占据的像素。

假如,一个平面圆的目标在相机传感器中成像的圆的半径为5mm。按照话题一的描述:在同样条件下,该目标圆在所有相机传感器中的成像大小均为半径5mm。

下面以几款相机为例子,看看最终这个半径5mm的圆在各款相机中实际占有的像素有多少。

相机型号

传感器尺寸(mm)

传感器规格

有效像素(万)

传感器面积(平方毫米)

圆占比(%)

圆像素(万)

EOS5DMARKIII

34X24

Fullframe

2030

816

9.6250%

195.39

EOS1DMARKIV

27.9

APS-H

1610

518.94

15.1347%

243.67

EOS70D

22.5x15

APS-C

2020

337.5

23.2711%

470.08

EOS1DXII

34X24

Fullframe

2020

816

9.6250%

194.43

EOSR5

34X24

Fullframe

4500

816

9.6250%

433.13

EOSR7

22.3

APS-C

3250

330.04

23.7971%

773.41

EOSR3

34X24

Fullframe

2410

816

9.6250%

231.96

SonyA1

34X24

Fullframe

5010

816

9.6250%

482.21

Sonya6500

23.5

APS-C

2420

366.6

21.4239%

518.46

OM-1

17.4

Micro4/3

2040

226.2

34.7215%

708.32

半径(d)

5mm

面积(S)

78.54

S=πd²

从上表可以发现,一个半径5mm的圆形目标,在EOSR7中占有的像素最高,为773.41万像素,其次为奥林巴斯OM系统的OM-1,为708.32万像素。最低的为EOS1DxII,为194.43万像素。这个数值,与传感器尺寸有关,与传感器的总像素有关。

这个数值在图像处理的时候,会产生两种效果。

1、图像更大

那么,R7的773.41万像素、OM-1的708.32万像素,就远超出该规格显示器的满屏显示能力,也就是说,图像只有局部显示在显示器中,你需要用鼠标拖拽才能看到图像的全部内容。

而对于EOS5DMarkIII、EOS1DxII而言,它们获得的图像尚不能全部铺满该规格的显示器屏幕。

这就给出一种错觉,觉得:截幅相机的图像变“大”了,是因为镜头的焦距“变”长了的缘故,也就是出现了“赚”镜头的错觉。

同样,也获得更大的后期裁切空间。更多的像素,也意味着待处理的图像具有更多的色彩、灰度信息,有益于后期的调色处理工作。

在拍鸟时,截幅相机的确能“赚”镜头,这是截幅相机拍鸟的优势。

但是,对于拍鸟来讲,相机的综合性能也是需要重点考虑的问题,譬如自动追踪能力、相机防抖、因传感器制造工艺(背照、堆栈等,具有高速数据读取性能,更高的量子效率)而带来的红利,如连拍速度、高ISO能力;基于AI的目标自动识别能力,以及制造商提供的原厂配套镜头的性能,等等。因此,我们不能说EOS1DxII拍鸟不及EOS70D,EOSR5不及EOSR7。

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