路長偉
【摘 要】圖像傳感器是數(shù)碼相機的核心部件之一,圖像傳感器的尺寸與面積不僅僅關(guān)系到像素的多少,還與成像的視角等相關(guān)聯(lián),本文將從圖像傳感器、像素與畫面清晰度的關(guān)系、傳感器面積與焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的關(guān)系和焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的計算進行簡要的論述,以期對這一概念有一個清晰的理解。
【關(guān)鍵詞】數(shù)碼相機;圖像傳感器;焦距轉(zhuǎn)換系數(shù);等效焦距
眾所周知,數(shù)碼相機圖像傳感器的尺寸各不相同,同樣焦距的鏡頭在不同尺寸的傳感器上,所形成的成像視角亦不相同。那么,為什么同樣焦距的鏡頭安裝在不同傳感器數(shù)碼相機上會卻產(chǎn)生不同的視角范圍?人們常說的轉(zhuǎn)換系數(shù)是什么意思?轉(zhuǎn)換系數(shù)又是怎么計算出來的等等問題。要回答這些問題,請了解一下下面這張圖表,圖表中列舉了不同數(shù)碼相機的圖像傳感器的(CCD\CMOS)規(guī)格、長寬尺寸、對角線長度、面積和焦距轉(zhuǎn)化系數(shù)。
表1
數(shù)碼相機的圖像傳感器的面積如果與傳統(tǒng)的135相機膠片面積相同的話,無論鏡頭焦距是多少,無論是安在傳統(tǒng)膠片相機上,還是安在數(shù)碼相機上,它們所得到的視角與畫幅是完全相同了。但遺憾的是數(shù)碼相機圖像傳感器的面積和畫幅有大有小,就像圖表中顯示的那樣。1 圖像傳感器、像素與畫面清晰度的關(guān)系
對圖像傳感器面積與畫面質(zhì)量的認識,應(yīng)從多方面因素來考慮。通常來看,圖像傳感器的面積越大,所能容納的像素就越多,獲得的靈敏度、動態(tài)范圍和信噪比就越高,對圖像細節(jié)表現(xiàn)、色彩層次、曝光寬容度等越能產(chǎn)生良性的影響。而圖像傳感器的面積和像素以及畫面清晰度的關(guān)系又如何呢?事實上,并非圖像傳感器面積大的就一定要比圖像傳感器面積小的要好,原因是圖像傳感器本身的質(zhì)量也有優(yōu)劣之分,我們在考量的時候,應(yīng)該把圖像傳感器面積與圖像傳感器像素結(jié)合起來,然后再具體分析對畫面質(zhì)量的影響。一般的認為,在圖像傳感器工藝技術(shù)都相同的情況下,圖像傳感器面積相同時,像素多的則畫面清晰度高;如果圖像傳感器面積不相同,仍然以像素多的畫面清晰度高;而當像素相同,影像分辨率相同,但圖像傳感器面積不相同時,通常是以圖像傳感器面積大的畫面清晰度要高一些。
2 傳感器面積與焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的關(guān)系
我們知道,傳統(tǒng)135膠片相機使用的感光材料是膠片,而數(shù)碼相機使用的感光元件則是圖像傳感器(CCD/CMOS)。由于大多數(shù)數(shù)碼相機的圖像傳感器(CCD/CMOS)面積要小于135相機的膠片面積,因而,配用同樣焦距的鏡頭,數(shù)碼相機的視角比135膠片照相機的視角要小,視角小的程度因圖像傳感器(CCD/CMOS)面積不同而不同。而要想使圖像傳感器(CCD/CMOS)面積不同的數(shù)碼相機在鏡頭焦距上等效于135膠片相機鏡頭的焦距,便要乘以焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)。
3 焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的計算
一般而言,焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)主要是針對單反數(shù)碼相機與135膠片照相機在使用同等焦距鏡頭時所產(chǎn)生的視角差異而采用的計算方式。比如,一只50mm的鏡頭,在圖像傳感器規(guī)格為APS-C的單反數(shù)碼相機上,與135膠片照相機的等效焦距為75mm。50mm為何變?yōu)榱?5mm,從上面的表格中我們可以看到50mm的鏡頭需要乘以一個1.5的系數(shù),即:50mm×1.5=75mm。而這個“1.5”就是所謂的“焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)”。如果還是這只50mm鏡頭,用在圖像傳感器規(guī)格為4/3英寸的數(shù)碼相機上,與135膠片照相機的等效焦距變成了100mm。因為該數(shù)碼相機的轉(zhuǎn)換系數(shù)為2,50mm×2=100mm,那么與135膠片照相機的等效焦距就是100mm了。
上述提到的焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)為“1.5”和“2”系數(shù),是怎么得來的呢?需要我們進一步的了解。焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)既然是針對單反數(shù)碼相機與135膠片照相機在使用同等焦距鏡頭時所產(chǎn)生的視角差異而采用的計算方式,那么,必然與135膠片的尺寸相關(guān)聯(lián)。135膠片的長寬尺寸是36mm×24mm,是一個長方體,其對角線尺寸通過計算得出為43.27mm。因此,43.27mm便是數(shù)碼相機焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)的基數(shù),即:焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)C=43.27mm。將數(shù)碼相機的實際焦距乘以鏡頭焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)C,即得出等效的135膠片照相機的焦距。
例如,一臺數(shù)碼相機的實際鏡頭焦距為24mm-70mm,圖像傳感器(CCD/CMOS)的有效成像范圍的對角線尺寸為28.3mm,(15.6mm×23.6mm)。則:焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)C=43.27mm÷28.3mm≈1.5。再用1.5分別乘以24mm和70mm,得出該鏡頭等效于135膠片照相機的焦距為36mm-105mm。
所謂“等效焦距”是把面積不同的圖像傳感器所得到的成像視角,轉(zhuǎn)化為135膠片相機上同樣的成像視角所對應(yīng)的鏡頭焦距,就是等效焦距。等效焦距同樣是針對數(shù)碼相機與135膠片相機而言的。
最后讓我們了解一下當下市場上出售的主要品牌和型號單反數(shù)碼相機的轉(zhuǎn)換系數(shù)各是多少。尼康 DX 畫幅的數(shù)碼單反相機(D60、 D70 、D3200、D5200、D7100、D300S)的焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)是1.5,尼康D600、D800、D4等,焦距轉(zhuǎn)換系是1(全畫幅);佳能的EOS三位數(shù)、二位數(shù)(如650D、60D)等系列均為1.6,1D是1.3, 5D系列、6D、1DS和1DX焦距轉(zhuǎn)換系是都是1(全畫幅);松下、奧林巴斯的4/3系統(tǒng),轉(zhuǎn)換系數(shù)是2;索尼NEX系列的焦距轉(zhuǎn)換系是1.5。
對于數(shù)碼單反相機來說,焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)可以在一定程度上反映出相機的檔次。目前,焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)在1.5、1.6的數(shù)碼單反相機為中低端產(chǎn)品,焦距轉(zhuǎn)換系數(shù)在1.3或1的數(shù)碼單反相機為中高端產(chǎn)品。
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