数码相机衍射极限光圈
数码相机参数介绍及选购指南
数码相机参数介绍及选购指南对于数码照相机这种产品，许多人并不太熟悉，很容易就受到商家的误导，为此笔者凭着自己一点微薄的知识写下这篇文章，希望能给初购机的消费者带来一点帮助。
篇幅所限，未能结合数码单反DSLR、全幅CCD、4/3系统等多方面的知识，仅针对了目前市场上主流的数码相机，文中错漏之处难免，还忘大家多多包涵。
对于大部分普通消费者而言，数码照相机（Digital Camera）是一种全新的电子产品，其本身充满了高科技味道，加之部分商家不负责任的宣传，给大家带来不少的误导和疑惑。
其实数码相机不外乎也是照相机，只不过部分结构对于传统的相机来说有些不同而已，下面就给大家一一道来：我们先来重温一下中学物理的凸透镜成像原理，这是所有照相机都遵循的。
（说明：在中学物理中，上图A点叫做光心，B点叫做主焦点，C点事实上是成像单元，D 为被摄物，E为成像；被摄物到A点距离称之为物距，AB点间距离称之为焦距，AC点间距离为像距；当物距大于2倍焦距的时候，成缩小的倒立成像。
事实上，在照相机的原理中，A点是一个理想化的凸透镜，现实上表现为照相机的镜头，包容了ABCE的外框在原理上是一个不透光的盒子，现实上表现为照相机的机身，这些方面数码相机与传统照相机毫无二致；唯一的区别来自于最后的成像单元C。
传统照相机[以最普及的135系统为例，下同]的成像单元使用的是35mm胶片，也就是平常我们看到的胶卷；而数码照相机的成像单元使用的是超大规模集成的CCD电路。
就是因为这个变化，使得数码相机在使用和性能方面不同于传统的135相机，而且这些影响多数是消极的。
）一、 CCD电路面积的影响。
也许大家经常在许多媒体和商家的广告中看到一些广告词：“x百万像素数码相机仅售xxx 元！”。
潜移默化中，许多人就已经有了一个概念：这个百万像素就代表着相机的档次，买相机的时候能买得起500万像素的就坚决不买400万像素的。
其实这种认识很片面，相机的档次与所使用的镜头和提供的各方面性能关系密切，而像素，只是重要性次于CCD面积的一个参数罢了，抛开其他方面不提，单从CCD电路方面去看，像素大小只影响最终得到的照片的分辨率，而CCD的面积才是对画质有决定性影响的参数。
光圈与快门、景深、曝光知识
摄影技术——光圈与快门、景深无论传统相机还是数码相机，都有光圈、快门、ISO（感光度）、聚焦与取景装置。
每次进行拍摄都与这些装置有关联，了解这些装置的含义、性能与使用设定，是摄影最重要也是最基础的知识。
一、光圈1. 含义：光圈又称为镜头的“相对口径”，通常是由若干金属薄片组成，位于镜头内，可调节进光孔的大小。
2. 光圈的大小用光圈系数f表示，通常有：1、1.4、2、2.8、4、5.6、8、11、16、22、32等。
光圈系数f的计算公式为：f=镜头焦距÷光孔直径。
3. 光圈系数与光孔大小的关系：光圈系数越小，光孔越大；反之则小。
即光圈系数与光孔大小成反比关系。
4. 光圈的作用：✧①控制进光量（好比你家的窗户，如果窗户越大，那么你家的采光也就越好，而光圈就相当你家的窗帘，你可以拉上一部分让房间暗一点。
）；✧②最厉害的用途：控制景深（单反相机的最大的优势就是可以用大光圈的镜头来造成背景的虚化，光圈越大，背景越虚化，景深越小；光圈越小，背景越清，景深越大）。
✧③制造光芒。
（用小光圈可以制造闪耀的光芒）二、快门1. 含义：快门就是用控制时间长短来调节光线进入相机感光元件的装置。
现代数码相机液晶显示屏上显示的是实际的快门速度，如1/2、1/30、1/60、1/125、1/250、1/1000等。
对于需要1/30秒以上时长的快门，简称为慢门。
2. 快门的作用：✧①控制进时间（与光圈配合，解决曝光量的需要）；✧②凝固速度（可以将运动中的物体清晰地瞬间凝固住 比如正在比赛中的运动员、比如漫天的飞雪、比如正在飞扬起的水珠）,在正确曝光的情况下（即快门与光圈的配合），快门速度慢的，影像模糊、有残影，反之则清晰。
✧③增加进光量；（相对低的ISO下能取得正确的曝光）✧④表现速度或意境。
（在风景拍摄中也有很多用慢速快们让水流或者瀑布成为烟雾状来表现意境和氛围，可将夜幕下的车灯拉成线状）。
三、ISO（感光度）1. 含义：ISO就是相机的感光度，又称“相当感光度”。
单反相机的特点和优缺点
单反相机的特点和优缺点•单镜头反光取景器的最大优点是没有取景视差（这是同轴取景器的共同优点）。
•采用单反取景器的相机可以很方便地更换镜头（这也是同轴取景器的共同优点）。
•因为镜头要做成可更换的，就不便采用镜间快门，所以现代单反相机都采用焦平面快门（这是可更换镜头相机的共同特点）。
焦平面快门可获得比镜间快门更短的曝光时间，但在拍摄高速运动物体时会产生崎变（这是采用焦平面快门相机的共同优缺点）。
•由于现代单反相机中有可以翻转的反光板、用来改变取景器中成像方向的五棱镜（或五面镜），单反相机的成本较高，体积和重量都比较大（这是单反相机特有的缺点）。
•由于要更换镜头，镜头的法兰距必须是固定的。
为了有固定的法兰距，除标准镜头外，在长焦、短焦、变焦镜头中都必须采用使焦点前移或后移的措施，这会增加成本和使成像质量下降（这是可更换镜头相机的共同缺点）。
•反光镜高速翻转，使用日久可能会产生位置变化，使聚集变差（这是单反相机特有的缺点）。
•反光镜高速翻转时的振动和噪声较大。
在曝光时间长的时候，对成像质量影响很大，用三脚架也难以完全消除（这是单反相机特有的缺点）。
部分单反相机中用“反光板预升”来克服这一缺点。
•与旁轴相机相比较，由于反光镜的翻转需要一定的时间，会使拍摄产生时滞；在取景时，光圈需要开到最大以获得足够的亮度，而在拍摄时光圈要收缩到设定值，这也需要占用一点时间。
但与电子取景的相机相比较，单反相机的时滞又算很小的了。
•数码单反相机一般采用相位差自动聚焦装置，它能使聚焦动作一步到位，不需要象普通数码相机那样反复前后移动镜头（拉风箱），聚集速度比一般数码相机快得多。
•由于单反相机的体积较大，数码单反相机中采用了较大的CCD或CMOS感光元件，相比一般小型DC相机具有较高的成像质量（这是采用大感光元件的数码相机的共同优点）。
•机身体积较小，向卡片相机靠拢。
•CMOS感光器件比普通卡片相机大，部分达到APS-C尺寸。
•没有光学取景器，靠液晶屏或电子取景器取景。
相机的最佳光圈与光的衍射
xx--遗梦千寻(60)11:43:55上午EOS 50D——f/7.6EOS 450D——f/8.4EOS 1000D——f/9.3EOS 400D——f/9.3EOS 40D——f/9.3EOS 30D——f/10.3EOS 20D——f/10.3EOS 5D Mark II——f/10.3EOS 1DS Mark III——f/10.3EOS350D——f/10.4EOS 1D Mark III——f/ 11.4EOS 1DS Mark II——f/ 11.6EOS 300D——f/11.8EOS 10D——f/11.8EOS 1D Mark II N——f/ 12.7EOS 1D Mark II——f/ 12.7EOS 5D——f/13.2xx--遗梦千寻(60)11:44:54上午镜头衍射光圈xx--遗梦千寻(60)11:45:07上午不是镜头决定的xx--遗梦千寻(60)11:45:18上午是像素密度决定的xx--遗梦千寻(60)11:45:47上午光的衍射（Diffraction）指光在传播路径中，遇到障碍物或小孔（狭缝）时，偏离直线绕过障碍物继续传播的现象。
光经过圆形口径后成像，并不会汇聚成绝对的点，而是形成明暗相间，距离不等的同心圆光斑，其中中央斑最大，集中了84%的能量，可以看作衍射扩散的主要部分，被称为Airy Disc（爱里斑）。
衍射极限（Diffraction Limit）是指不考虑光学系统几何像差，一个完美光学系统的分辨率仅受衍射（光波波长）限制的情况。
Rayleigh判据：如果两个相邻点形成的Airy Disc的角距离小于一个Airy Disc角距离时，这两个点无法分辨。
翻译成人话就是如果两成像点（其实是两个斑点）混到一块的时候，自然就分不清了。
因此对于光圈为圆形或类圆形的镜头，其衍射极限分辨率就是Airy Disc的直径。
xx--遗梦千寻(60)11:46:25上午是小于这个光圈值，成像质量会打折扣，越小越明显xx--遗梦千寻(60)11:47:07上午如果加上镜头本身在小光圈时分辨率下降，这个折扣就更大了xx-水木清蓝(6)11:48:33上午老师，那60D呢xx--遗梦千寻(60) 11:48:52上午60D在5.6所以这块CMOS表现并不算好尤其上小光圈镜头对微距摄影影响更大微距时经常要收到11xx--遗梦千寻(60)11:51:12上午这个时候镜头衍射对像质影响已经很大了xx--遗梦千寻(60)11:53:40上午除了信噪比，镜头的衍射对数码相机像素的提升也具有非常大的制约作用。
手机、数码相机参数设置中F、EV、ISO、S、WB、HDR、AF、测光模式的含义
手机、数码相机参数设置中F、EV、ISO、S、WB、HDR、AF、测光模式的含义一、FF表示光圈，后面跟的数字越小，光圈越大（反比）。
大光圈（如f/1.4、f/1.8、f/2.8等等）进光量多，在暗处能使照片变亮，也可以配合快快门将飞快移动的物体“凝固”下来（比如鸟、飞机、运动员），还可以拍人物特写，背景虚化那种。
小光圈配合慢快门，可以拍摄流水、星轨、车轨等，也可以拍摄光芒。
二、EVEV即曝光补偿，增加或减小曝光量。
在拍摄过程中，有些被摄物体过亮或过暗时，可能要用到EV进行调整。
比如：在典型欠曝场景（物体亮部的区域较多，如逆光、强光下的水面、雪景、日出日落场景等）使用EV+，在典型过曝场景（物体暗部的区域较多，如密林、阴影中物体、黑色物体的特写等）使用EV-。
简单通俗地说就是“白加黑减、亮加暗减”减小EV值，EV值每减小1.0，相当于摄入的光线量减小一倍。
上图红框中为数值设定的滑动条，EV的设定数值从-4.0~+4.0，这个数值围还是比较宽的，大家可以根据具体情况进行设定。
三、ISOISO是CCD的感光度，ISO越高同样曝光时间下照片亮度越大，但是会降低画质。
后面跟的数字越小，感光度越低，反之越高（正比）。
感光度低拍的画面清晰，感光度高拍的画面有很多噪点。
ISO，为照片“增添亮泽”。
ISO的高低代表了在相同EV曝光值时，选择更高的ISO感光度，在光圈不变的情况下能够使用更快的快门速度获得同样的曝光量。
一般情况下，高ISO 值可以弥补光线的不足，ISO值越高，相片的亮度就越高。
ISO是感光度设定，华为手机的ISO从有自动，还有具体的数值可以设定，在50~3200之间进行设定。
如图：两照片是在相同环境下拍摄，只调整了ISO，其它参数不动当你点击ISO按键时，出现上面的滑动条，滑动条上面有具体的设定参数，AUTO是自动，也是最常用的。
其它为具体数值，你左右滑动可以设定具体的ISO参数。
上面的两图，左侧是设定在ISO50时的亮度，右侧是设定在ISO250时的亮度，通过这两图大家就知道ISO数值越高照片的亮度也越高，但在弱光线的环境下拍摄时，ISO越高噪点也会越高。
衍射极限分辨率
衍射极限
公式是sinθ=1.22λ/D。
其中θ是角分辨率，λ是波长，D是入瞳直径。
当θ很小时，sinθ约等于θ，约等于d/f，其中d是最小分辨尺寸，f是焦距。
推导出d/f=1.22λ/D。
A=d/（1.22λ）。
A是光圈f/D值。
当d等于成像元件像素点尺寸p时，A就是衍射极限光圈。
DLA=p/（1.22λ），也就是：衍射极限光圈=像素尺寸/（1.22x光波波长）
因为一般光学系统的口径都是圆形，夫朗和费衍射像就是所谓的艾里斑。
这样每个物点的像就是一个弥散斑，两个弥散斑靠近后就不好区分，这样就限制了系统的分辨率，这个斑越大，分辨率越低。
这个限制是物理光学的限制，是光的衍射造成的。
点列图是指在几何光学的成像过程中，由一点发出的许多条光线经光学系统成像后，由于像差的存在，使其与像面的交点不再集中于一点，而是形成一个分布在一定范围内的弥散图形。
在点列图中利用这些点的密集程度来衡量光学系统的成像质量的方法称之为点列图法。
利用点列图法来评价照相物镜等的成像质量时，通常是利用集中30%以上的点或光线所构成的图形区域作为其实际有效弥散斑，弥散斑直径的倒数为系统的分辨率。
这个分辨率是由几何光学的像差限制的，没有考虑衍射效应。
相机常用光圈值及应用
相机常用光圈值及应用相机的光圈值是指光圈的大小，通常用F数来表示。
F数是光圈的口径与焦距的比值，也就是光圈的直径与焦距的比值。
常见的光圈值有F1.4、F2.0、F2.8、F4.0、F5.6、F8.0等。
不同的光圈值对应不同的光圈大小，也会对照片的曝光和景深产生不同的影响。
光圈的主要作用之一是控制曝光。
光圈越大，进入相机的光线量就越多，曝光时间就可以缩短，反之，光圈越小，进入相机的光线量就越少，曝光时间就会相应延长。
因此，当光线较暗时，可以开大光圈来增加进光量，保证照片的曝光正常。
而在光线充足的情况下，可以开小光圈来减少进光量，防止照片过曝。
除了控制曝光，光圈还会影响到照片的景深。
景深是指照片中被摄物体前后的焦点区域。
光圈越大，景深就越浅，被摄物体前后焦点区域的模糊程度也就越大。
这种效果常被用于人物摄影或者特写摄影，使被摄物体突出于背景，营造出柔和的氛围。
而光圈越小，景深就越深，被摄物体前后焦点区域的模糊程度减小，整个景物更加清晰，适用于风景摄影等需要清晰度较高的场景。
在实际应用中，不同的光圈值对应了不同的拍摄场景和需求。
F1.4是光圈的最大值，适合在光线较暗的环境下使用，可以增加进光量，保证照片的曝光正常。
此外，F1.4的光圈大小可以创造出浅景深的效果，使被摄物体突出于背景。
因此，F1.4常用于人物摄影、夜景摄影等需要突出被摄物体和表现柔和氛围的场景。
F2.0相比F1.4稍微小了一些，同样适合在光线较暗的环境下使用。
F2.0的光圈大小也能够创造出不错的浅景深效果，适用于人像摄影、特写摄影等需要突出被摄物体的情况。
F2.8是光圈的中间值，能够在光线较暗的环境下保持较好的曝光，并有一定的景深，可以保证被摄物体和背景都比较清晰。
F2.8也是许多镜头的默认最大光圈值，是很多摄影师日常使用的光圈之一。
F4.0和F5.6的光圈大小适中，能够在较为明亮的环境下保持较好的曝光，并有适中的景深。
这两个光圈值广泛应用于许多摄影场景，比如街头摄影、风景摄影等。
相机的光圈和快门有什么作用
相机的光圈和快门有什么作用为大家精心推荐相机各个参数的作用，希望能够对您有所帮助。
相机的光圈作用光圈英文名称为Aperture，它是用来控制透过镜头进入机身内感光面的光量，是镜头的一个极其重要的指标参数，光圈通常在镜头内。
它的大小决定着通过镜头进入感光元件的光线的多少，通常我们用F值来表达光圈的大小。
而快门是控制照相机曝光时间的机件，快门速度单位是“秒”。
常见的快门速度有：1 1/2 1/4 1/8 1/15 1/30 1/60 1/125 1/250 1/500 1/1000 1/2000等。
光圈特性(一)：控制进光量光圈作为相机镜头内的一个元件，它的作用是控制透过镜头进入机身内感光元件的光量，所以光圈的一大功能就是控制进光量的多少。
一般来说完整的光圈值系列如下：f1.0，f1.4，f2.0，f2.8，f4.0，f5.6，f8.0，f11，f16，f22，f32，f44，f64。
我们可以通过一张简单的示意图来说明不同数值的光圈和它孔径大小的关系。
这里值得一提的是光圈 f 值越小，通光孔径越大，在同一单位时间内的进光量便越多，光圈 f 值越大，通光孔径越小，在同一单位时间内的进光量便越少，而且上一级的进光量刚好是下一级的两倍，例如光圈从F8调整到5.6 ，进光量便多一倍，我们也说光圈开大了一级，F5.6的通光量是F8的两倍。
同理，F2是F8通光量的16倍，从F8调整到F2，光圈开大了四级。
对于消费型数码相机而言，光圈 f 值常常介于f2.8～f11之间。
此外许多数码相机在调整光圈时，可以做 1/3 级的调整。
光圈特性(二)：控制景深我们在使用相机进行拍摄时，调节相机镜头，使距离相机一定距离的景物清楚成像的过程，叫做对焦，那个景物所在的点，称为对焦点，因为“清楚”并不是一种绝对的概念，所以，对焦点前(靠近相机)、后一定距离内的景物的成像都可以是清楚的，这个前后范围的总和，就叫做景深，意思是只要在这个范围之内的景物，都能清楚地拍摄到，超过这个范围就不能清楚的被拍摄。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数码相机衍射极限光圈
翁移山
首先看景深是怎么形成的，一个物点，在像平面上成一个像点，远一点或近一点的物点在底片上出现的是弥散圆，我们对弥散圆有个容忍度，大于一定程度（全画幅的弥散圆直径为0.035mm），我们认为模糊了，在这个程度内我们认为清晰。
这个弥散圆的直径随着画幅的不同而不同。
由于有弥散圆的存在，就有了景深的存在。
F64小组（一个古老经典的摄影组织）用的是大画幅银盐相机（现在数码相机最大只有中画幅），银盐的颗粒有大有小，随机均匀连续分布在胶片上，银盐颗粒的直径大多在0.1-1微米（现在的数码感光传感器像素是3-7微米）。
F64小组的经典作品
银盐颗粒随机连续分布，一大群颗粒成像一个弥散圆，同下一个弥散圆之间没有明显的间隔。
因此，为了获得更大的景深，采有极小的光圈。
由于F64用的是大画幅相机，那种相机的镜头本身也很大，也就便于制造更小的光圈。
在银盐相机时代，没有衍射极限光圈一说。
问题的关键是银盐颗粒随机均匀连续分布，数码像素是点阵分隔排列分布。
问题的关键----连续与分隔。
对于数码相机就不一样了，传感器上的一个像素点，就是一个完整的点，要让这个完整的点去区分一个物点，那就受到衍射限制。
说到衍射，就涉及到波动光学。
前面说得弥散圆，那只是在几何光学中推导的结果，认为一个物点，在像平面上就是一个像点（几何点，没有面积大小）。
其实在波动光学看来，不是一个几何像点，而是一个斑（有一定面积，不是前面说得弥散圆），这个斑点叫爱里斑。
在光圈收小时，爱里斑的也缩小，但达到某个极限之后，爱里斑反而增大。
这个极限就是衍射极限。
衍射极限是说两个爱里斑混在一起了，不能区分。
可以区分不能区分
可以推导出这个衍射极限公式为
DLA=p/(1.22λ)
DLA叫衍射极限光圈，p是单个像素的直径，λ光波波长。
以佳能6D为例，p=6.54微米，λ=5100Å（可见光波长的中间值），计算出极限衍射光圈值为f/10.5。
事实也是如此，以镜头Canon EF 24-70mm f/2.8L+Canon EOS 6D 为例在光圈f/4到f/5.6时，分辨率达到最高；光圈f/11之后，分辨率明显下降。
但是，这个测量与认识存在一个问题，为什么非得让一个像素点去区别一个物点呢？用一大群像素点去区分一个物点不行吗？目前
不行，是因为像素点不是足够的多，不是足够的小。
大像素与多像素的争论目前也很激烈，也仅限于目前不是足够多的情况下，出现的单个像素受光面积之争。
（这是另一个话题）如果像素点做到银盐颗粒大小，用一大群像素点去成像一个爱里斑，还会有衍射极限光圈之说吗？如果有，p=0.5微米 DLA=f/0.8 岂不是荒唐。
所以衍射极限光圈是基于目前数码技术的局限而形成的，确实存在的。
像素的分隔排列还存在一个问题就是莫尔条纹，所以数码相机镜头比银盐相机镜头多了一个低通滤镜。
当然这也是另一个话题。