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【摄影器材】理解相机镜头:焦距与光圈

 minru 2018-05-19
了解相机镜头有助于在数码摄影中加入自己的创意。选择恰当的镜头是一项复杂的任务,需要在镜头价格、尺寸、重量、镜头速度和照片质量之间找到平衡点。本教程概括性地介绍了与照片质量、焦距、远近关系、定焦镜头、变焦镜头、光圈或 f 值相关的概念,让大家进一步了解相机镜头。
镜头镜片和照片质量
即使最简单的相机,其镜头通常也由几个“镜片”组成的。每个镜片都影响着光路,以便在数字传感器上重新生成尽可能准确的图像。我们的目的是用最少、最便宜的镜片将像差控制在最低水平。

图字:镜片
组成图像的光点在穿过镜片后未能还原成同样的光点时,就会产生光学像差,这会导致图像模糊、对比度下降或者颜色不对称(色差)。镜头还可能受到不均匀的辐射状图像亮度减弱(渐晕)或变形的影响。如下图所示,看看在极端情况下这些问题如何影响照片质量:

不管是什么镜头,多少都会存在上述问题。在本教程的剩余部分中,如果提到某些镜头比另一些镜头的光学质量低时,表明是以上多个因素共同作用所致。一些镜头的问题可能比另一些要少,具体取决于拍摄对象。
镜头焦距的影响


注意:光线交叉的位置不一定等于焦距,如上所示,但是大致与焦距成比例。
许多人认为焦距还会决定照片中各个物体的远近关系,但严格地说,远近关系只会随着摄影者相对于拍摄对象的距离而发生改变。如果尝试同时使用广角镜头和长焦镜头拍摄相同的物体并且让物体占满画面,那么远近关系确实会发生变化,因为这时相当于强行在距离拍摄对象更近或更远的位置来拍摄。仅就这种情况而言,广角镜头会夸大或拉伸远近关系,而长焦镜头会压缩或扁平化远近关系。

在摄影中,远近关系的控制可以是非常强大的综合工具,而且通常决定者焦距的选择(可以从任意位置拍摄时)。将鼠标移到上图的上方,查看使用广角镜头拍摄造成的夸张的远近关系。注意我们如何让画面中的拍摄对象保持几乎相同的,这就要求使用广角镜头时要在更靠近拍摄对象的位置拍摄。物体的相对大小发生了变化,所以远处的门口相对于近处的灯变小了。
下表归纳了哪种焦距的镜头可被视为广角镜头或长焦镜头,并提供了它们的典型用法。需要指出的是,下列焦距只是大概范围,在实际使用中可能会有较大的变化;例如,许多摄影者在拍摄远距离风景时会使用长焦镜头压缩远近关系。
镜头焦距*术语典型拍摄场景
小于21 mm超大广角建筑
21-35 mm广角风景
35-70 mm常规街道和纪实
70-135 mm中长焦人像
135-300+ mm长焦运动、鸟类和野生动物
*注意:镜头焦距是指35mm等效相机焦距。如果使用卡片机或数码 SLR 相机,那么传感器的尺寸可能不同。
此外,镜头焦距也会影响其他多个因素。长焦镜头很容易受相机抖动的影响,因为非常轻微的手部移动都会被放大,类似于使用望远镜远眺时那种抖动的体验。广角镜头通常更易于应对眩光,部分原因是镜头设计者假设人们在拍摄时,太阳很可能会在画面中。最后一个考虑因素是,在基本相同的价位,中长焦镜头的光学质量通常要更高。
焦距和持机拍照
镜头焦距可能还对持机拍照并获得清晰照片的容易程度有着非常大的影响。焦距越长,就要求曝光时间越短,这样才能最大限度降低手的抖动所导致的模糊。可以将这一点同稳定地拿着激光笔进行类比,在手部尽可能不抖动的情况下,激光笔照在近处时光点的晃动范围要比照在远处时小。

这主要是因为,任何轻微的环形抖动都会随着距离的增加而被显著放大,而如果只是上下或左右移动,激光的光点就不会随着距离的变化而发生改变。

要估算在特定的焦距下多快的曝光速度能得到清晰的持机拍摄照片,一个常用的规则是1/焦距秒。对于35mm相机而言,曝光时间至少要快于1/35秒。换句话说,如果在35mm相机上使用200mm焦距镜头,那么曝光时间至少要快于 1/200秒,否则很难避免图像出现模糊。
记住,这个规则只能作为粗略的指导;有人可能需要用更长或更短的时间才能进行持机拍摄。对于使用小传感器数码相机的拍摄者,首先需要将所用的焦距转换成35mm等效焦距。
变焦镜头和定焦镜头
变焦镜头是指摄影者可以在预定的范围内调节焦距的镜头,而定焦镜头则无法实现该功能。变焦镜头的主要优势在于摄影者可以轻松地实现不同的构图或远近关系(因为不需要更换镜头)。这一优势对于拍摄移动的对象很关键,比如在新闻摄影和儿童摄影中。
记住,使用变焦镜头不一定就意味着摄影者不再需要改变拍摄位置了;变焦镜头只是提高了灵活性。在下面的例子中,提供了使用变焦镜头拍摄照片的原始位置和两个可选位置。如果使用定焦镜头,在不对图像进行裁切的情况下(如果更紧凑的构图更美观),要想改变构图基本上是不可能的。与上一小节的例子类似,可以通过将变焦镜头推远或者拍摄者靠近拍摄对象来改变远近关系。同样,要实现相反的远近效果,可以通过将变焦镜头拉近或者拍摄者远离拍摄对象来实现。

使用变焦镜头的两个可用选择:
改变构图改变远近关系
为什么一定要使用选择余地很少的定焦镜头呢?定焦镜头早在变焦镜头出现之前就已经存在了,而且与更为现代的变焦镜头相比仍有很多优势。在变焦镜头刚上市的时候,拍摄者通常必须牺牲较多的光学质量。不过,最近上市的高端变焦镜头通常不会导致照片质量显著降低,除非是在经过专业训练的行家眼中(或者在极大的印刷品中)。
定焦镜头的主要优势包括价格、重量和速度。便宜的定焦镜头通常能够提供相当于高端变焦镜头的照片效果(甚至更好)。此外,如果你只需要变焦镜头焦距范围中很少的一部分焦距,那么具有类似焦距的定焦镜头则要小得多,也轻得多。最后,最高端的定焦镜头(最大光圈更大)几乎总是比最快变焦镜头的集光能力要好,这对弱光环境下的运动摄影/舞台摄影很关键,需要拍摄浅景深照片时也是如此。
对于卡片机,标有 3X、4X 等变焦标识的镜头指的是最长和最短焦距的比率。更大的变焦标识并不一定意味着可以将图像放大更多(因为使用最大焦距时视角也可能很大)。
镜头光圈或 F 值的影响
镜头的光圈范围是指镜头最大可以打开多少或缩小到多少,从而让更多或更少的光线进入相机。光圈通过术语 f 值来标示,从数量上描述了相对的集光区域的大小(如下图所示)。

注意:由于光圈是由 5-8 片很薄的薄片组成的,所以光圈开口很少是正圆形的。
注意,光圈的开口越大,则 f 值越小(通常会让人混淆)。因此人们经常会错误地换用这两个术语;在本教程的后续内容中,我们采用光圈的大小来描述镜头。对于光圈越大的镜头,也可说该镜头“越快”,因为在特定的 ISO 速度下,可以用更快的快门速度来实现相同的曝光量。另外,光圈越小意味着可以让更大距离范围的物体清晰对焦,而这个范围可以用术语景深来表示。
对其他属性的影响:
f/#集光区域 (光圈大小)所需的快门速度景深
更高更小更慢更深
更低更大更快更浅
考虑购买镜头时,说明书中通常会列出可用的最大(可能还有最小)光圈。光圈范围越大的镜头可以提供更大的艺术创作灵活性,因为曝光选项和景深选项更多。最大光圈应该是最重要的镜头光圈指标,通常和焦距一同印在包装盒上。

最大光圈(X)的 f 值通常会写成 1:X(而不是 f/X),如下图中的佳能 70-200 f/2.8 镜头所示(上图显示了它的包装盒,上面标有 f/2.8)。

人像和室内运动/舞台摄影通常要求镜头的最大光圈非常大,目的是能够实现更浅的景深或者使用更快的快门速度。在人像摄影中,浅景深有助于将拍摄对象与背景分开。对于数码 SLR 相机,最大光圈值比较大的镜头能够提供更为明亮的取景器图像——这对夜间或弱光摄影可能很关键。此外,通常还能在弱光环境下更快地实现更准确的自动对焦。手动对焦也变得更容易,因为取景器中图像的景深更浅了(更容易看清对象是否清晰对焦了)。
常见的最大光圈相对集光能力常见的镜头类型
f/1.032X目前为止最快的定焦镜头 (供消费用户使用)
f/1.416X较快的定焦镜头
f/2.08X
f/2.84X最快的变焦镜头 (对于恒定光圈镜头)
f/4.02X较轻的变焦镜头或超长焦定焦镜头
f/5.61X
镜头的最小光圈远没有最大光圈那么重要。主要原因是人们很少用到最小光圈,因为镜片衍射会导致照片模糊和可能需要非常长的曝光时间。如果需要非常深的景深,那么最小光圈更小(更大的最大f值)的镜头可实现更深的景深。

最后,数码 SLR 相机和卡片机上的一些变焦镜头通常会列出一个最大光圈范围,因为其最大光圈取决于镜头拉近和推远的情况。这些光圈范围仅指最大光圈范围,而不是镜头的整个光圈范围。范围为f/2.0-3.0意味着最大可用光圈在 f/2.0(镜头拉到最远)和f/3.0(推到最近)之间逐渐变化。最大光圈值保持恒定不变的变焦镜头的最大好处在于更容易预测曝光设置,无论焦距如何都是如此。
还要注意,你可能不会使用镜头的最大光圈,这并不意味着这个镜头光圈没有用。拍摄时在最大光圈的基础上将f值下调一档或两档,镜头会产生更少的像差(例如在最大光圈为f/2.0的镜头上使用f/4.0的光圈)。因此这*可能*意味着,如果想使用f/2.8光圈拍摄质量最佳的照片,那么最大光圈为f/2.0或f/1.4的镜头比最大光圈为f/2.8 镜头能拍出质量更好的照片。
其他还要考虑的因素包括镜头价格、尺寸和重量。最大光圈越大的镜头通常要重很多、大很多,而且贵很多。镜头的尺寸/重量在野生动物、远足和旅行摄影中非常关键,因为在这些情况下通常要用更重的镜头,或者需要长时间携带摄影器材。

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