光圈是什么?光圈如何影响曝光和景深?

光圈是什么?

光圈是由镜头上用来控制镜头孔径大小的多个光圈叶片组成的。对于已经制造出来的成品镜头,是不能随意改变镜头口径大小的,但是可以在镜头内部加入多边形或者圆型的光圈叶片,并通过光圈叶片的开合来调节光孔的大小,达到调整通光量的目的,这个装置就叫做光圈。它可以控制景深、镜头成像质量、并且和快门协同控制进光量。

光圈的大小通常用 f 值表示,光圈f值=镜头的焦距除以光圈口径。简单而言,f值越小光圈就越大,进光量也越大,景深越浅。f值越大光圈就越小,进光量也越少,景深越深。

光圈叶片的开合决定了孔径的大小
光圈叶片的开合决定了孔径的大小

光圈对曝光的影响

光圈的作用就像眼睛的瞳孔一样,通过光圈叶片的开合控制通过镜头的光量。

不同 f 值光圈的图形表示
不同 f 值光圈的图形表示

光圈的计量单位可能用 f/number, f/stop,焦距比,f/ratio,或相对光圈之一表示。 不管用的是什么标签,它表示的意义是相同的,反应了镜头光圈开口与镜头焦距的比值,从数学角度来说,可以称为曝光值(EV)或光圈值。

镜头孔径的公式为:f/stop = 焦距/镜头有效孔径。

光圈是什么?光圈如何影响曝光和景深?

数值越小,孔径越大。我们来看一下光圈值是如何影响曝光的:如果将光圈设置由 f/8调整为 f/5.6,那么通过镜头的光量就会增加一倍。如果光圈值由 f/8 调整为 f/4 ,会使通光量变为原来的四倍。如果光圈值从 f/11 调到 f/16,通过镜头的光量会减半。

当我们将光圈值从 f/8 调整到 f/4 时,我们将镜头开口的尺寸加了一倍。明明镜头孔径是原来的两倍,为什么通光量会是原来的四倍?

光圈半径加倍意味着进入相机的光量是原来的四倍
光圈半径加倍意味着进入相机的光量是原来的四倍

这是因为光孔是一个圆形,圆的面积公式是:面积=  π r²。当我们将光圈的孔径调整为原来的2倍时,光圈的面积会变成原来的4倍。

当光圈值为f/4时,半径为m,那么,当光圈值为f/8时,半径为1/2m:

f/4时,光圈面积=π(m)²,f/8时,光圈面积=π(1/2m)²,π(m)²/π(1/2m)²=4

在知道了光圈是如何影响曝光的之后,让我们来谈谈光圈的两个“副作用”。光圈叶片的大小不仅会影响通过镜头的光量,还会影响图像的清晰度,并且也影响图像的“景深”。

光圈对景深的影响

景深可以定义为,在图像中看起来清晰对焦的最近物体和最远物体之间的距离。

光圈是什么?光圈如何影响曝光和景深?
光圈对景深影响

景深是经过复杂的数学公式计算的结果,我们这里不做进一步讨论。我们只需要知道景深与镜头光圈大小、镜头焦距、拍摄对象与相机之间的距离有关。这些因素对景深的影响如下:

镜头光圈:光圈越大,景深越小;光圈越小,景深越大;

镜头焦距:镜头焦距越长,景深越小;焦距越短,景深越大;

拍摄距离:距离越远,景深越大;距离越近,景深越小。

景深大小无关图像质量的优劣,这取决于拍摄者的拍摄意图以及创意构图,比如拍风景的时候需要大景深,而拍摄人像时为了凸显主体,而使远处的背景变得模糊。

焦距与景深的关系
焦距与景深的关系

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